1. Prinsip generasi laser
Struktur atomna siga tata surya leutik, kalayan inti atom di tengahna. Éléktron-éléktron terus-terusan muter di sabudeureun inti atom, kitu ogé inti atomna terus-terusan muter.
Inti atom diwangun ku proton jeung neutron. Proton boga muatan positif jeung neutron teu boga muatan. Jumlah muatan positif anu dibawa ku sakabéh inti atom sarua jeung jumlah muatan négatif anu dibawa ku sakabéh éléktron, jadi umumna atom nétral ka dunya luar.
Sedengkeun pikeun massa atom, inti atom ngumpulkeun kalolobaan massa atom, sareng massa anu ditempatan ku sadaya éléktron leutik pisan. Dina struktur atom, inti atom ngan ukur nempatan rohangan anu alit. Éléktron muter di sabudeureun inti atom, sareng éléktron gaduh rohangan anu langkung ageung pikeun kagiatan.
Atom mibanda "énergi internal", anu diwangun ku dua bagian: anu kahiji nyaéta éléktron mibanda kecepatan orbit sareng énergi kinétik anu tangtu; anu kadua nyaéta aya jarak antara éléktron anu muatanna négatif sareng inti anu muatanna positif, sareng aya jumlah énergi poténsial anu tangtu. Jumlah énergi kinétik sareng énergi poténsial sadaya éléktron nyaéta énergi sakabéh atom, anu disebut énergi internal atom.
Sadaya éléktron muter di sabudeureun inti; sakapeung leuwih deukeut ka inti, énergi éléktron ieu leuwih leutik; sakapeung leuwih jauh ti inti, énergi éléktron ieu leuwih badag; nurutkeun probabilitas kajadian, jalma ngabagi lapisan éléktron kana "Tingkat Énergi" anu béda; Dina "Tingkat Énergi" anu tangtu, bisa jadi aya sababaraha éléktron anu sering ngorbit, sareng unggal éléktron henteu gaduh orbit anu tetep, tapi éléktron ieu sadayana gaduh tingkat énergi anu sami; "Tingkat Énergi" diisolasi ti silih. Leres, aranjeunna diisolasi numutkeun tingkat énergi. Konsép "tingkat énergi" henteu ngan ukur ngabagi éléktron kana tingkat numutkeun énergi, tapi ogé ngabagi rohangan ngorbit éléktron kana sababaraha tingkat. Singkatna, atom tiasa gaduh sababaraha tingkat énergi, sareng tingkat énergi anu béda-béda pakait sareng énergi anu béda; sababaraha éléktron ngorbit dina "tingkat énergi anu handap" sareng sababaraha éléktron ngorbit dina "tingkat énergi anu luhur".
Ayeuna, buku fisika sakola menengah parantos nandakeun sacara jelas ciri-ciri struktural atom-atom anu tangtu, aturan distribusi éléktron dina unggal lapisan éléktron, sareng jumlah éléktron dina tingkat énergi anu béda.
Dina sistem atom, éléktron dasarna gerak dina lapisan-lapisan, kalayan sababaraha atom dina tingkat énergi anu luhur sareng sababaraha dina tingkat énergi anu handap; kusabab atom salawasna kapangaruhan ku lingkungan éksternal (suhu, listrik, magnétisme), éléktron tingkat énergi anu luhur teu stabil sareng bakal transisi spontan ka tingkat énergi anu handap, pangaruhna tiasa diserep, atanapi tiasa ngahasilkeun épék eksitasi khusus sareng nyababkeun "émisi spontan". Ku alatan éta, dina sistem atom, nalika éléktron tingkat énergi anu luhur transisi ka tingkat énergi anu handap, bakal aya dua manifestasi: "émisi spontan" sareng "émisi anu dirangsang".
Radiasi spontan, éléktron dina kaayaan énergi luhur teu stabil sareng, kapangaruhan ku lingkungan éksternal (suhu, listrik, magnétisme), sacara spontan migrasi ka kaayaan énergi handap, sareng énergi anu kaleuleuwihi diradiasi dina bentuk foton. Ciri tina radiasi ieu nyaéta transisi unggal éléktron dilaksanakeun sacara mandiri sareng acak. Kaayaan foton tina émisi spontan éléktron anu béda-béda béda. Émisi spontan cahaya aya dina kaayaan "teu koheren" sareng gaduh arah anu sumebar. Nanging, radiasi spontan gaduh ciri atom sorangan, sareng spéktra radiasi spontan atom anu béda-béda béda. Ngomongkeun ieu, éta ngingetkeun jalma kana pangaweruh dasar dina fisika, "Sagala objék gaduh kamampuan pikeun ngaradiasi panas, sareng objék gaduh kamampuan pikeun terus nyerep sareng ngaluarkeun gelombang éléktromagnétik. Gelombang éléktromagnétik anu diradiasi ku panas gaduh distribusi spéktrum anu tangtu. Spéktrum ieu Distribusi aya hubunganana sareng sipat objék éta sorangan sareng suhu na." Ku alatan éta, alesan ayana radiasi termal nyaéta émisi spontan atom.
Dina émisi anu dirangsang, éléktron tingkat énergi anu luhur transisi ka tingkat énergi anu handap dina "stimulasi" atanapi "induksi" tina "foton anu cocog pikeun kaayaan" sareng memancarkeun foton anu frékuénsina sami sareng foton anu datang. Fitur panggedéna tina radiasi anu dirangsang nyaéta foton anu dihasilkeun ku radiasi anu dirangsang gaduh kaayaan anu sami persis sareng foton anu datang anu ngahasilkeun radiasi anu dirangsang. Éta aya dina kaayaan "koheren". Éta gaduh frékuénsi anu sami sareng arah anu sami, sareng mustahil pisan pikeun ngabédakeun dua bédana di antara éta. Ku cara kieu, hiji foton janten dua foton anu idéntik ngalangkungan hiji émisi anu dirangsang. Ieu ngandung harti yén cahaya diintensifkeun, atanapi "dikuatkeun".
Ayeuna hayu urang analisa deui, kaayaan naon waé anu diperyogikeun pikeun kéngingkeun radiasi stimulasi anu langkung sering?
Dina kaayaan normal, jumlah éléktron dina tingkat énergi anu luhur sok kirang ti jumlah éléktron dina tingkat énergi anu handap. Upami anjeun hoyong atom ngahasilkeun radiasi anu dirangsang, anjeun kedah ningkatkeun jumlah éléktron dina tingkat énergi anu luhur, janten anjeun peryogi "sumber pompa", anu tujuanana pikeun ngarangsang langkung seueur. Seueur teuing éléktron tingkat énergi anu handap luncat ka tingkat énergi anu luhur, janten jumlah éléktron tingkat énergi anu luhur bakal langkung seueur tibatan jumlah éléktron tingkat énergi anu handap, sareng "pambalikan jumlah partikel" bakal kajantenan. Seueur teuing éléktron tingkat énergi anu luhur ngan ukur tiasa cicing kanggo waktos anu singget pisan. Waktos bakal luncat ka tingkat énergi anu langkung handap, janten kamungkinan émisi radiasi anu dirangsang bakal ningkat.
Tangtosna, "sumber pompa" disetel pikeun atom anu béda. Éta ngajantenkeun éléktron "resonasi" sareng ngamungkinkeun langkung seueur éléktron tingkat énergi anu handap luncat ka tingkat énergi anu luhur. Pamaca sacara dasarna tiasa ngartos, naon ari laser? Kumaha laser dihasilkeun? Laser nyaéta "radiasi cahaya" anu "dirangsang" ku atom hiji objék dina pangaruh "sumber pompa" anu khusus. Ieu laser.
Waktos posting: 27 Méi-2024
