1. Principio de generación láser.
La estructura atómica es como un pequeño sistema solar, con el núcleo atómico en el medio. Los electrones giran constantemente alrededor del núcleo atómico, y el núcleo atómico también gira constantemente.
El núcleo está compuesto por protones y neutrones. Los protones están cargados positivamente y los neutrones están descargados. El número de cargas positivas que lleva todo el núcleo es igual al número de cargas negativas que llevan todos los electrones, por lo que generalmente los átomos son neutrales con respecto al mundo exterior.
En cuanto a la masa de un átomo, el núcleo concentra la mayor parte de la masa del átomo, y la masa que ocupan todos los electrones es muy pequeña. En la estructura atómica, el núcleo sólo ocupa un pequeño espacio. Los electrones giran alrededor del núcleo y tienen un espacio de actividad mucho mayor.
Los átomos tienen “energía interna”, que consta de dos partes: una es que los electrones tienen una velocidad orbital y una determinada energía cinética; la otra es que hay una distancia entre los electrones cargados negativamente y el núcleo cargado positivamente, y hay una cierta cantidad de energía potencial. La suma de la energía cinética y la energía potencial de todos los electrones es la energía de todo el átomo, que se llama energía interna del átomo.
Todos los electrones giran alrededor del núcleo; a veces más cerca del núcleo, la energía de estos electrones es menor; a veces más lejos del núcleo, la energía de estos electrones es mayor; según la probabilidad de ocurrencia, las personas dividen la capa de electrones en diferentes ""Nivel de energía""; En un determinado "nivel de energía", puede haber múltiples electrones orbitando con frecuencia, y cada electrón no tiene una órbita fija, pero todos estos electrones tienen el mismo nivel de energía; Los “Niveles de Energía” están aislados unos de otros. Sí, están aislados según los niveles de energía. El concepto de "nivel de energía" no sólo divide los electrones en niveles según la energía, sino que también divide el espacio orbital de los electrones en múltiples niveles. En resumen, un átomo puede tener múltiples niveles de energía, y diferentes niveles de energía corresponden a diferentes energías; algunos electrones orbitan a un "nivel de energía bajo" y otros electrones orbitan a un "nivel de energía alto".
Hoy en día, los libros de física de la escuela secundaria han marcado claramente las características estructurales de ciertos átomos, las reglas de distribución de electrones en cada capa de electrones y el número de electrones en diferentes niveles de energía.
En un sistema atómico, los electrones se mueven básicamente en capas, con algunos átomos en niveles de energía altos y otros en niveles de energía bajos; Debido a que los átomos siempre se ven afectados por el entorno externo (temperatura, electricidad, magnetismo), los electrones de alto nivel de energía son inestables y harán una transición espontánea a un nivel de energía bajo, su efecto puede ser absorbido o puede producir efectos de excitación especiales y causar " emisión espontánea”. Por lo tanto, en el sistema atómico, cuando los electrones de alto nivel de energía pasan a niveles de baja energía, habrá dos manifestaciones: “emisión espontánea” y “emisión estimulada”.
Radiación espontánea, los electrones en estados de alta energía son inestables y, afectados por el entorno externo (temperatura, electricidad, magnetismo), migran espontáneamente a estados de baja energía y el exceso de energía se irradia en forma de fotones. La característica de este tipo de radiación es que la transición de cada electrón se realiza de forma independiente y es aleatoria. Los estados de los fotones de emisión espontánea de diferentes electrones son diferentes. La emisión espontánea de luz se encuentra en un estado “incoherente” y tiene direcciones dispersas. Sin embargo, la radiación espontánea tiene las características de los propios átomos y los espectros de radiación espontánea de diferentes átomos son diferentes. Hablando de esto, recuerda a la gente un conocimiento básico de la física: “Cualquier objeto tiene la capacidad de irradiar calor y el objeto tiene la capacidad de absorber y emitir continuamente ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas irradiadas por el calor tienen una distribución espectral determinada. Este espectro La distribución está relacionada con las propiedades del propio objeto y su temperatura”. Por tanto, la razón de la existencia de la radiación térmica es la emisión espontánea de átomos.
En la emisión estimulada, los electrones de alto nivel de energía pasan a un nivel de baja energía bajo la "estimulación" o "inducción" de "fotones adecuados a las condiciones" e irradian un fotón de la misma frecuencia que el fotón incidente. La característica más importante de la radiación estimulada es que los fotones generados por la radiación estimulada tienen exactamente el mismo estado que los fotones incidentes que generan la radiación estimulada. Están en un estado "coherente". Tienen la misma frecuencia y la misma dirección, y es completamente imposible distinguirlos. diferencias entre aquellos. De este modo, un fotón se convierte en dos fotones idénticos mediante una emisión estimulada. Esto significa que la luz se intensifica o "amplifica".
Ahora analicemos nuevamente, ¿qué condiciones se necesitan para obtener una radiación estimulada cada vez más frecuente?
En circunstancias normales, la cantidad de electrones en niveles de energía altos siempre es menor que la cantidad de electrones en niveles de energía bajos. Si desea que los átomos produzcan radiación estimulada, desea aumentar la cantidad de electrones en niveles de energía altos, por lo que necesita una “fuente de bomba”, cuyo propósito es estimular más. Demasiados electrones de niveles de energía bajos saltan a niveles de energía altos. , por lo que la cantidad de electrones de alto nivel de energía será mayor que la cantidad de electrones de bajo nivel de energía, y se producirá una "inversión del número de partículas". Demasiados electrones de alto nivel de energía sólo pueden permanecer por un tiempo muy corto. El tiempo saltará a un nivel de energía más bajo, por lo que aumentará la posibilidad de emisión estimulada de radiación.
Por supuesto, la “fuente de bombeo” está configurada para diferentes átomos. Hace que los electrones "resuenan" y permite que más electrones de bajo nivel de energía salten a niveles de alta energía. Los lectores básicamente pueden entender qué es el láser. ¿Cómo se produce el láser? El láser es una "radiación de luz" que es "excitada" por los átomos de un objeto bajo la acción de una "fuente de bomba" específica. Esto es láser.
Hora de publicación: 27 de mayo de 2024
