1. Kanuni ya kizazi cha laser
Muundo wa atomiki ni kama mfumo mdogo wa jua, na kiini cha atomiki katikati. Elektroni zinazunguka kila mara kuzunguka kiini cha atomiki, na kiini cha atomiki pia kinazunguka kila wakati.
Kiini kinaundwa na protoni na neutroni. Protoni zina chaji chanya na neutroni hazijachajiwa. Idadi ya chaji chanya zinazobebwa na kiini kizima ni sawa na idadi ya chaji hasi zinazobebwa na elektroni nzima, kwa hivyo kwa ujumla atomi hazina upande wowote kwa ulimwengu wa nje.
Kwa kadiri wingi wa atomi unavyohusika, kiini huzingatia wingi wa atomi, na misa inayokaliwa na elektroni zote ni ndogo sana. Katika muundo wa atomiki, kiini kinachukua nafasi ndogo tu. Elektroni huzunguka kwenye kiini, na elektroni zina nafasi kubwa zaidi ya shughuli.
Atomi zina "nishati ya ndani", ambayo ina sehemu mbili: moja ni kwamba elektroni zina kasi ya kuzunguka na nishati fulani ya kinetic; nyingine ni kwamba kuna umbali kati ya elektroni zenye chaji hasi na kiini cha chaji chanya, na kuna Kiasi fulani cha nishati inayoweza kutokea. Jumla ya nishati ya kinetic na nishati inayowezekana ya elektroni zote ni nishati ya atomi nzima, ambayo inaitwa nishati ya ndani ya atomi.
Elektroni zote huzunguka kwenye kiini; wakati mwingine karibu na kiini, nishati ya elektroni hizi ni ndogo; wakati mwingine mbali zaidi na kiini, nishati ya elektroni hizi ni kubwa; kulingana na uwezekano wa tukio, watu hugawanya safu ya elektroni katika tofauti "" Ngazi ya Nishati "; Kwenye "Ngazi ya Nishati" fulani, kunaweza kuwa na elektroni nyingi zinazozunguka mara kwa mara, na kila elektroni haina mzunguko uliowekwa, lakini elektroni hizi zote zina kiwango sawa cha nishati; "Ngazi za Nishati" zimetengwa kutoka kwa kila mmoja. Ndio, wametengwa kulingana na viwango vya nishati. Wazo la "kiwango cha nishati" sio tu kugawanya elektroni katika viwango kulingana na nishati, lakini pia hugawanya nafasi inayozunguka ya elektroni katika viwango vingi. Kwa kifupi, atomi inaweza kuwa na viwango vingi vya nishati, na viwango tofauti vya nishati vinahusiana na nishati tofauti; elektroni zingine huzunguka kwa "kiwango cha chini cha nishati" na elektroni zingine huzunguka "kiwango cha juu cha nishati".
Siku hizi, vitabu vya fizikia vya shule ya kati vimebainisha wazi sifa za kimuundo za atomi fulani, sheria za usambazaji wa elektroni katika kila safu ya elektroni, na idadi ya elektroni katika viwango tofauti vya nishati.
Katika mfumo wa atomiki, elektroni kimsingi husogea katika tabaka, huku baadhi ya atomi zikiwa katika viwango vya juu vya nishati na zingine zikiwa katika viwango vya chini vya nishati; kwa sababu atomi huathiriwa kila wakati na mazingira ya nje (joto, umeme, sumaku), elektroni za kiwango cha juu cha nishati hazina msimamo na zitapita kwa hiari hadi kiwango cha chini cha nishati, athari yake inaweza kufyonzwa, au inaweza kutoa athari maalum za msisimko na kusababisha " utoaji wa papo hapo”. Kwa hiyo, katika mfumo wa atomiki, wakati elektroni za kiwango cha juu cha nishati hupita kwenye viwango vya chini vya nishati, kutakuwa na maonyesho mawili: "utoaji wa papo hapo" na "utoaji wa kuchochea".
Mionzi ya hiari, elektroni katika majimbo ya nishati ya juu haina msimamo na, huathiriwa na mazingira ya nje (joto, umeme, sumaku), huhamia moja kwa moja kwa majimbo ya chini ya nishati, na nishati ya ziada hutolewa kwa njia ya fotoni. Tabia ya aina hii ya mionzi ni kwamba mpito wa kila elektroni unafanywa kwa kujitegemea na ni random. Majimbo ya photoni ya utoaji wa moja kwa moja wa elektroni tofauti ni tofauti. Utoaji wa moja kwa moja wa mwanga uko katika hali "isiyofuatana" na una mwelekeo uliotawanyika. Walakini, mionzi ya hiari ina sifa za atomi zenyewe, na mionzi ya hiari ya atomi tofauti ni tofauti. Ikizungumza juu ya hili, inawakumbusha watu ujuzi wa kimsingi katika fizikia, "Kitu chochote kina uwezo wa kuangazia joto, na kitu hicho kina uwezo wa kuendelea kunyonya na kutoa mawimbi ya sumakuumeme. Mawimbi ya sumakuumeme yanayotolewa na joto yana usambazaji fulani wa wigo. Wigo huu Usambazaji unahusiana na sifa za kitu chenyewe na joto lake." Kwa hiyo, sababu ya kuwepo kwa mionzi ya joto ni utoaji wa hiari wa atomi.
Katika utoaji unaochangamshwa, elektroni za kiwango cha juu cha nishati hubadilika hadi kiwango cha chini cha nishati chini ya "uchochezi" au "uingizaji" wa "picha zinazofaa kwa masharti" na kuangaza fotoni ya masafa sawa na fotoni ya tukio. Sifa kubwa zaidi ya mionzi iliyochochewa ni kwamba fotoni zinazotokana na mionzi iliyochangamshwa zina hali sawa kabisa na fotoni za tukio zinazotoa mionzi iliyochangamshwa. Wako katika hali ya "madhubuti". Wana mzunguko sawa na mwelekeo sawa, na haiwezekani kabisa kutofautisha mbili. tofauti kati ya hizo. Kwa njia hii, fotoni moja inakuwa fotoni mbili zinazofanana kupitia utoaji mmoja uliochochewa. Hii ina maana kwamba mwanga umeimarishwa, au "umekuzwa".
Sasa hebu tuchambue tena, ni hali gani zinazohitajika ili kupata mionzi yenye msisimko zaidi na zaidi ya mara kwa mara?
Katika hali ya kawaida, idadi ya elektroni katika viwango vya juu vya nishati daima ni chini ya idadi ya elektroni katika viwango vya chini vya nishati. Ikiwa unataka atomi kutoa mionzi iliyochochewa, unataka kuongeza idadi ya elektroni katika viwango vya juu vya nishati, kwa hivyo unahitaji "chanzo cha pampu", ambayo kusudi lake ni kuchochea zaidi Elektroni nyingi za kiwango cha chini cha nishati huruka hadi viwango vya juu vya nishati. , hivyo idadi ya elektroni za kiwango cha juu cha nishati itakuwa zaidi ya idadi ya elektroni za kiwango cha chini cha nishati, na "mabadiliko ya nambari ya chembe" yatatokea. Elektroni nyingi za kiwango cha juu cha nishati zinaweza kukaa kwa muda mfupi tu. Wakati utaruka kwa kiwango cha chini cha nishati, kwa hivyo uwezekano wa chafu iliyochochewa ya mionzi itaongezeka.
Bila shaka, "chanzo cha pampu" imewekwa kwa atomi tofauti. Hufanya elektroni "kurengana" na kuruhusu elektroni zaidi za kiwango cha chini cha nishati kuruka hadi viwango vya juu vya nishati. Wasomaji wanaweza kuelewa kimsingi, laser ni nini? Je, laser huzalishwaje? Laser ni "mionzi ya mwanga" ambayo "husisimua" na atomi za kitu chini ya hatua ya "chanzo cha pampu" maalum. Hii ni laser.
Muda wa kutuma: Mei-27-2024
