1. اصل تولید لیزر
ساختار اتم مانند یک منظومه شمسی کوچک است که هسته اتم در وسط آن قرار دارد. الکترون ها دائماً در اطراف هسته اتم در حال چرخش هستند و هسته اتم نیز دائماً در حال چرخش است.
هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون ها دارای بار مثبت و نوترون ها بدون بار هستند. تعداد بارهای مثبتی که توسط کل هسته حمل می شود با تعداد بارهای منفی حمل شده توسط کل الکترون ها برابر است، بنابراین به طور کلی اتم ها نسبت به جهان خارج خنثی هستند.
تا آنجا که به جرم یک اتم مربوط می شود، هسته بیشتر جرم اتم را متمرکز می کند و جرمی که همه الکترون ها اشغال می کنند بسیار کوچک است. در ساختار اتمی، هسته فقط فضای کمی را اشغال می کند. الکترون ها به دور هسته می چرخند و الکترون ها فضای بسیار بزرگ تری برای فعالیت دارند.
اتم ها دارای «انرژی درونی» هستند که از دو بخش تشکیل شده است: یکی اینکه الکترون ها دارای سرعت گردش و انرژی جنبشی معینی هستند. دیگر اینکه بین الکترون های دارای بار منفی و هسته با بار مثبت فاصله وجود دارد و مقدار مشخصی انرژی پتانسیل وجود دارد. مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل همه الکترون ها انرژی کل اتم است که به آن انرژی درونی اتم می گویند.
تمام الکترون ها به دور هسته می چرخند. گاهی اوقات نزدیکتر به هسته، انرژی این الکترونها کوچکتر است. گاهی اوقات دورتر از هسته، انرژی این الکترون ها بزرگتر است. با توجه به احتمال وقوع، افراد لایه الکترونی را به "سطح انرژی" مختلف تقسیم می کنند. در یک "سطح انرژی" معین، ممکن است چندین الکترون به طور مکرر به دور خود بچرخند، و هر الکترون مدار ثابتی نداشته باشد، اما این الکترون ها همگی سطح انرژی یکسانی دارند. "سطوح انرژی" از یکدیگر جدا هستند. بله، آنها با توجه به سطوح انرژی ایزوله می شوند. مفهوم "سطح انرژی" نه تنها الکترون ها را بر اساس انرژی به سطوح تقسیم می کند، بلکه فضای چرخش الکترون ها را به سطوح چندگانه نیز تقسیم می کند. به طور خلاصه، یک اتم ممکن است چندین سطح انرژی داشته باشد، و سطوح انرژی مختلف با انرژی های مختلف مطابقت دارد. برخی از الکترون ها در "سطح انرژی کم" و برخی الکترون ها در "سطح انرژی بالا" به دور خود می چرخند.
امروزه، کتاب های فیزیک دوره راهنمایی به وضوح ویژگی های ساختاری اتم های خاص، قوانین توزیع الکترون در هر لایه الکترونی و تعداد الکترون ها در سطوح مختلف انرژی را مشخص کرده اند.
در یک سیستم اتمی، الکترونها اساساً در لایه‌هایی حرکت می‌کنند که برخی از اتم‌ها در سطوح انرژی بالا و برخی در سطوح انرژی پایین قرار دارند. از آنجایی که اتم‌ها همیشه تحت تأثیر محیط خارجی (دما، الکتریسیته، مغناطیس) قرار می‌گیرند، الکترون‌های سطح انرژی بالا ناپایدار هستند و در صورت انتقال خود به خود به سطح انرژی پایین، اثر آن ممکن است جذب شود و یا ممکن است اثرات تحریکی خاصی ایجاد کند و باعث شود. انتشار خود به خود». بنابراین، در سیستم اتمی، زمانی که الکترون‌های سطح انرژی بالا به سطوح کم انرژی منتقل می‌شوند، دو تجلی وجود دارد: «گسیل خود به خود» و «گسیل تحریک‌شده».
تابش خودبه‌خودی، الکترونها در حالت‌های پرانرژی ناپایدار هستند و تحت تأثیر محیط خارجی (دما، الکتریسیته، مغناطیس)، خود به خود به حالت‌های کم انرژی مهاجرت می‌کنند و انرژی اضافی به شکل فوتون تابش می‌شود. ویژگی این نوع تابش این است که انتقال هر الکترون به طور مستقل و تصادفی انجام می شود. حالات فوتون گسیل خود به خودی الکترون های مختلف متفاوت است. تابش خود به خودی نور در حالت "ناهمسو" است و دارای جهت های پراکنده است. با این حال، تابش خود به خودی ویژگی های خود اتم ها را دارد و طیف تابش خود به خودی اتم های مختلف متفاوت است. صحبت از این موضوع، دانش پایه ای در فیزیک را به مردم یادآوری می کند: «هر جسمی توانایی تابش گرما را دارد و جسم توانایی جذب و انتشار مداوم امواج الکترومغناطیسی را دارد. امواج الکترومغناطیسی تابش شده توسط گرما دارای توزیع طیف خاصی هستند. این طیف توزیع مربوط به خواص خود جسم و دمای آن است. بنابراین دلیل وجود تشعشعات حرارتی گسیل خود به خود اتم هاست.
در گسیل تحریک‌شده، الکترون‌های سطح انرژی بالا تحت «تحریک» یا «القاء» «فوتون‌های مناسب برای شرایط» به سطح کم انرژی منتقل می‌شوند و فوتونی با فرکانس مشابه فوتون فرودی ساطع می‌کنند. بزرگترین ویژگی تابش تحریک شده این است که فوتون های تولید شده توسط تابش تحریک شده دقیقاً همان حالت فوتون های فرودی را دارند که تابش تحریک شده را تولید می کنند. آنها در حالت "منسجم" هستند. فرکانس و جهت یکسانی دارند و تشخیص این دو کاملا غیرممکن است. تفاوت بین آن ها به این ترتیب، یک فوتون از طریق یک گسیل تحریک شده به دو فوتون یکسان تبدیل می شود. این به این معنی است که نور تشدید شده یا "تقویت" شده است.
حال بیایید دوباره تحلیل کنیم، چه شرایطی برای به دست آوردن تشعشعات تحریک شده بیشتر و مکرر مورد نیاز است؟
در شرایط عادی، تعداد الکترونها در سطوح انرژی بالا همیشه کمتر از تعداد الکترونها در سطوح کم انرژی است. اگر می‌خواهید اتم‌ها تشعشعات تحریک‌شده تولید کنند، می‌خواهید تعداد الکترونها را در سطوح انرژی بالا افزایش دهید، بنابراین به یک «منبع پمپ» نیاز دارید که هدف آن تحریک بیشتر است. بنابراین تعداد الکترون‌های سطح انرژی بالا بیشتر از تعداد الکترون‌های سطح انرژی پایین خواهد بود و یک «معکوس عدد ذره» رخ خواهد داد. تعداد زیادی از الکترون های سطح انرژی بالا فقط برای مدت بسیار کوتاهی می توانند باقی بمانند. زمان به سطح انرژی پایین تر خواهد رفت، بنابراین امکان انتشار تحریک شده تشعشع افزایش می یابد.
البته، "منبع پمپ" برای اتم های مختلف تنظیم شده است. این باعث می‌شود که الکترونها «رزونانس» شوند و به الکترون‌های کم‌انرژی بیشتری اجازه پرش به سطوح پرانرژی را می‌دهد. خوانندگان اساسا می توانند بفهمند لیزر چیست؟ لیزر چگونه تولید می شود؟ لیزر «تابش نور» است که توسط اتم‌های یک جسم تحت تأثیر یک «منبع پمپ» خاص «تحریک» می‌شود. این لیزره
زمان ارسال: مه-27-2024
