1. Лазерлік генерациялау принципі
Атом құрылымы шағын күн жүйесі сияқты, атом ядросы ортасында орналасқан. Электрондар атом ядросының айналасында үздіксіз айналады, ал атом ядросы да үздіксіз айналады.
Ядро протондар мен нейтрондардан тұрады. Протондар оң зарядталған, ал нейтрондар зарядсыз. Бүкіл ядро тасымалдайтын оң зарядтардың саны бүкіл электрондар тасымалдайтын теріс зарядтардың санына тең, сондықтан әдетте атомдар сыртқы әлемге бейтарап.
Атомның массасына келетін болсақ, ядро атом массасының көп бөлігін шоғырландырады, ал барлық электрондар алатын масса өте аз. Атомдық құрылымда ядро аз ғана кеңістікті алады. Электрондар ядроның айналасында айналады, ал электрондар белсенділік үшін әлдеқайда үлкен кеңістікке ие.
Атомдардың «ішкі энергиясы» бар, ол екі бөліктен тұрады: біріншісі, электрондардың айналу жылдамдығы және белгілі кинетикалық энергиясы бар; екіншісі теріс зарядталған электрондар мен оң зарядталған ядро арасында қашықтық бар және потенциалдық энергияның белгілі бір мөлшері бар. Барлық электрондардың кинетикалық энергиясы мен потенциалдық энергиясының қосындысы бүкіл атомның энергиясы болып табылады, оны атомның ішкі энергиясы деп атайды.
Барлық электрондар ядроның айналасында айналады; кейде ядроға жақынырақ, бұл электрондардың энергиясы аз; кейде ядродан алысырақ, бұл электрондардың энергиясы үлкен болады; пайда болу ықтималдығына сәйкес адамдар электрон қабатын әртүрлі » «Энергиялық деңгейге» бөледі; Белгілі бір «Энергия деңгейінде» жиі айналатын бірнеше электрондар болуы мүмкін және әрбір электронның тұрақты орбитасы жоқ, бірақ бұл электрондардың барлығы бірдей энергия деңгейіне ие; «Энергия деңгейлері» бір-бірінен оқшауланған. Иә, олар энергия деңгейлеріне сәйкес оқшауланған. «Энергия деңгейі» түсінігі электрондарды энергиясы бойынша деңгейлерге бөліп қана қоймайды, сонымен қатар электрондардың орбиталық кеңістігін бірнеше деңгейлерге бөледі. Қысқасы, атомның бірнеше энергетикалық деңгейлері болуы мүмкін, ал әртүрлі энергия деңгейлері әртүрлі энергияларға сәйкес келеді; кейбір электрондар «төмен энергия деңгейінде», ал кейбір электрондар «жоғары энергия деңгейінде» айналады.
Қазіргі кезде орта мектептің физика кітаптарында белгілі бір атомдардың құрылымдық сипаттамалары, әрбір электронды қабаттағы электрондардың таралу ережелері және әртүрлі энергетикалық деңгейлердегі электрондар саны анық көрсетілген.
Атомдық жүйеде электрондар негізінен қабаттарда қозғалады, кейбір атомдар жоғары энергетикалық деңгейде, ал кейбіреулері төмен энергиялық деңгейде болады; атомдарға әрқашан сыртқы орта әсер ететіндіктен (температура, электр тогы, магнетизм), жоғары энергетикалық деңгейдегі электрондар тұрақсыз және төмен энергия деңгейіне өздігінен ауысады, оның әсері жұтылуы мүмкін немесе ол ерекше қозу әсерлерін тудыруы мүмкін. спонтанды эмиссия». Сондықтан атомдық жүйеде энергия деңгейі жоғары электрондар төмен энергиялық деңгейге ауысқанда екі көрініс болады: «өздігінен сәуле шығару» және «стимулданған сәуле шығару».
Спонтанды сәулелену, жоғары энергиялы күйдегі электрондар тұрақсыз және сыртқы орта әсерінен (температура, электр тогы, магнетизм) өздігінен төмен энергиялы күйге ауысады, ал артық энергия фотондар түрінде сәулеленеді. Сәулеленудің бұл түрінің сипаттамасы әрбір электронның ауысуы дербес жүзеге асырылады және кездейсоқ болады. Әртүрлі электрондардың спонтанды эмиссиясының фотондық күйлері әртүрлі. Жарықтың өздігінен шығуы «қоғамсыз» күйде және шашыраңқы бағыттары бар. Дегенмен, өздігінен сәулелену атомдардың өзіне тән сипаттарға ие, ал әртүрлі атомдардың өздігінен сәулелену спектрлері әртүрлі. Бұл туралы айта отырып, адамдардың физикадағы негізгі білімдерін еске салады, «Кез келген заттың жылу шығару қабілеті бар, ал объект электромагниттік толқындарды үздіксіз жұтып, шығару қабілетіне ие. Жылумен сәулеленетін электромагниттік толқындар белгілі бір спектрдің таралуына ие. Бұл спектрдің таралуы объектінің өзіне және оның температурасына байланысты. Демек, жылулық сәулеленудің болуының себебі атомдардың өздігінен сәулеленуі болып табылады.
Қоздырылған эмиссияда жоғары энергетикалық деңгейдегі электрондар «жағдайларға қолайлы фотондардың» «стимуляциясы» немесе «индукциясы» кезінде төмен энергиялы деңгейге ауысады және түскен фотон сияқты жиіліктегі фотонды сәулелендіреді. Ынталандырылған сәулеленудің ең үлкен ерекшелігі - ынталандырылған сәулелену арқылы пайда болған фотондар ынталандырылған сәулеленуді тудыратын түскен фотондармен бірдей күйге ие болады. Олар «келісілген» күйде. Олардың жиілігі мен бағыты бірдей, екеуін ажырату мүлдем мүмкін емес. олардың арасындағы айырмашылықтар. Осылайша, бір фотон бір ынталандырылған сәуле шығару арқылы екі бірдей фотонға айналады. Бұл жарықтың күшейетінін немесе «күшейтетінін» білдіреді.
Енді қайтадан талдап көрейік, жиірек ынталандырылған сәулеленуді алу үшін қандай жағдайлар қажет?
Қалыпты жағдайда жоғары энергия деңгейлеріндегі электрондар саны әрқашан төмен энергия деңгейлеріндегі электрондар санынан аз болады. Атомдардың ынталандырылған сәуле шығаруын қаласаңыз, жоғары энергия деңгейлеріндегі электрондар санын көбейткіңіз келеді, сондықтан сізге «сорғы көзі» қажет, оның мақсаты көбірек ынталандыру болып табылады. , сондықтан жоғары энергиялық деңгейлі электрондардың саны төмен энергиялық деңгейлі электрондардың санынан көп болады және «бөлшек санының өзгеруі» орын алады. Тым көп жоғары энергия деңгейі бар электрондар өте қысқа уақыт ішінде ғана тұра алады. Уақыт төменірек энергетикалық деңгейге секіреді, сондықтан радиацияның ынталандырылған эмиссиясының мүмкіндігі артады.
Әрине, «сорғы көзі» әртүрлі атомдар үшін орнатылған. Ол электрондарды «резонансты» етеді және энергия деңгейі төмен электрондардың жоғары энергия деңгейіне өтуіне мүмкіндік береді. Оқырмандар негізінен лазер деген не екенін түсіне алады. Лазер қалай өндіріледі? Лазер - бұл белгілі бір «сорғы көзінің» әсерінен объект атомдарымен «қоздыратын» «жарық сәулелену». Бұл лазер.
Хабарлама уақыты: 27 мамыр 2024 ж
