1. Principe van lasergeneratie
De atomaire structuur is als een klein zonnestelsel, met de atoomkern in het midden. De elektronen draaien voortdurend rond de atoomkern, en de atoomkern draait ook voortdurend.
De kern bestaat uit protonen en neutronen. Protonen zijn positief geladen en neutronen zijn ongeladen. Het aantal positieve ladingen dat door de hele kern wordt gedragen, is gelijk aan het aantal negatieve ladingen dat door de hele elektronen wordt gedragen, dus atomen zijn over het algemeen neutraal voor de buitenwereld.
Wat de massa van een atoom betreft, concentreert de kern het grootste deel van de massa van het atoom, en de massa die door alle elektronen wordt ingenomen, is erg klein. In de atomaire structuur neemt de kern slechts een kleine ruimte in beslag. De elektronen roteren rond de kern en de elektronen hebben een veel grotere ruimte voor activiteit.
Atomen hebben “interne energie”, die uit twee delen bestaat: één is dat de elektronen een omloopsnelheid en een bepaalde kinetische energie hebben; de andere is dat er een afstand is tussen de negatief geladen elektronen en de positief geladen kern, en dat er een bepaalde hoeveelheid potentiële energie is. De som van de kinetische energie en potentiële energie van alle elektronen is de energie van het hele atoom, die de interne energie van het atoom wordt genoemd.
Alle elektronen roteren rond de kern; soms dichter bij de kern is de energie van deze elektronen kleiner; soms is de energie van deze elektronen groter als ze verder van de kern verwijderd zijn; afhankelijk van de waarschijnlijkheid van optreden verdelen mensen de elektronenlaag in verschillende ""Energieniveau"; Op een bepaald “Energieniveau” kunnen er meerdere elektronen vaak in een baan ronddraaien, en elk elektron heeft geen vaste baan, maar deze elektronen hebben allemaal hetzelfde energieniveau; “Energieniveaus” zijn van elkaar geïsoleerd. Ja, ze zijn geïsoleerd op basis van energieniveaus. Het concept van ‘energieniveau’ verdeelt niet alleen elektronen in niveaus op basis van energie, maar verdeelt ook de ruimte waarin elektronen cirkelen in meerdere niveaus. Kortom, een atoom kan meerdere energieniveaus hebben, en verschillende energieniveaus komen overeen met verschillende energieën; sommige elektronen draaien op een “laag energieniveau” en sommige elektronen draaien op een “hoog energieniveau”.
Tegenwoordig hebben natuurkundeboeken op middelbare scholen duidelijk de structurele kenmerken van bepaalde atomen aangegeven, de regels voor de elektronenverdeling in elke elektronenlaag en het aantal elektronen op verschillende energieniveaus.
In een atomair systeem bewegen elektronen zich feitelijk in lagen, waarbij sommige atomen een hoog energieniveau hebben en andere een laag energieniveau; Omdat atomen altijd worden beïnvloed door de externe omgeving (temperatuur, elektriciteit, magnetisme), zijn elektronen met een hoog energieniveau onstabiel en zullen ze spontaan overgaan naar een laag energieniveau. Het effect ervan kan worden geabsorbeerd, of het kan speciale excitatie-effecten veroorzaken en “ spontane emissie”. Daarom zullen er in het atomaire systeem, wanneer elektronen met een hoog energieniveau overgaan naar een laag energieniveau, twee manifestaties zijn: “spontane emissie” en “gestimuleerde emissie”.
Spontane straling, elektronen in hoogenergetische toestanden zijn onstabiel en migreren, beïnvloed door de externe omgeving (temperatuur, elektriciteit, magnetisme), spontaan naar lage-energietoestanden, en overtollige energie wordt uitgestraald in de vorm van fotonen. Het kenmerk van dit soort straling is dat de overgang van elk elektron onafhankelijk en willekeurig plaatsvindt. De fotontoestanden van spontane emissie van verschillende elektronen zijn verschillend. De spontane emissie van licht bevindt zich in een “onsamenhangende” toestand en heeft verstrooide richtingen. Spontane straling heeft echter de kenmerken van de atomen zelf, en de spectra van spontane straling van verschillende atomen zijn verschillend. Daarover gesproken, het herinnert mensen aan een basiskennis in de natuurkunde: “Elk object heeft het vermogen om warmte uit te stralen, en het object heeft het vermogen om continu elektromagnetische golven te absorberen en uit te zenden. De elektromagnetische golven die door warmte worden uitgestraald, hebben een bepaalde spectrumverdeling. Dit spectrum. De verdeling is gerelateerd aan de eigenschappen van het object zelf en de temperatuur.” Daarom is de reden voor het bestaan van thermische straling de spontane emissie van atomen.
Bij gestimuleerde emissie gaan elektronen met een hoog energieniveau over naar een laag energieniveau onder de "stimulatie" of "inductie" van "fotonen die geschikt zijn voor de omstandigheden" en stralen ze een foton uit met dezelfde frequentie als het invallende foton. Het grootste kenmerk van gestimuleerde straling is dat de fotonen die door gestimuleerde straling worden gegenereerd, precies dezelfde toestand hebben als de invallende fotonen die gestimuleerde straling genereren. Ze bevinden zich in een ‘coherente’ staat. Ze hebben dezelfde frequentie en dezelfde richting, en het is volkomen onmogelijk om ze van elkaar te onderscheiden. verschillen daartussen. Op deze manier wordt één foton door één gestimuleerde emissie twee identieke fotonen. Dit betekent dat het licht wordt geïntensiveerd, oftewel “versterkt”.
Laten we nu opnieuw analyseren: welke omstandigheden zijn nodig om steeds vaker gestimuleerde straling te verkrijgen?
Onder normale omstandigheden is het aantal elektronen met een hoog energieniveau altijd kleiner dan het aantal elektronen met een laag energieniveau. Als je wilt dat atomen gestimuleerde straling produceren, wil je het aantal elektronen met hoge energieniveaus vergroten, dus heb je een ‘pompbron’ nodig, die tot doel heeft meer te stimuleren. Te veel elektronen met een laag energieniveau springen naar een hoog energieniveau , dus het aantal elektronen met een hoog energieniveau zal groter zijn dan het aantal elektronen met een laag energieniveau, en er zal een “omkering van het deeltjesaantal” optreden. Te veel elektronen met een hoog energieniveau kunnen slechts een zeer korte tijd blijven. De tijd zal naar een lager energieniveau springen, waardoor de kans op gestimuleerde emissie van straling groter wordt.
Uiteraard is de “pompbron” ingesteld voor verschillende atomen. Het zorgt ervoor dat de elektronen ‘resoneren’ en zorgt ervoor dat meer elektronen met een laag energieniveau naar een hoog energieniveau kunnen springen. Lezers kunnen in principe begrijpen: wat is laser? Hoe wordt laser geproduceerd? Laser is ‘lichtstraling’ die wordt ‘aangeslagen’ door de atomen van een object onder invloed van een specifieke ‘pompbron’. Dit is laseren.
Posttijd: 27 mei 2024
