1. Lazer ishlab chiqarish printsipi
Atom tuzilishi o'rtasida atom yadrosi joylashgan kichik quyosh tizimiga o'xshaydi. Elektronlar atom yadrosi atrofida doimiy ravishda aylanib turadi va atom yadrosi ham doimiy ravishda aylanib turadi.
Yadro proton va neytronlardan iborat. Protonlar musbat zaryadlangan, neytronlar esa zaryadsiz. Butun yadro tomonidan olib boriladigan musbat zaryadlar soni butun elektronlar tomonidan olib boriladigan manfiy zaryadlar soniga teng, shuning uchun odatda atomlar tashqi dunyoga nisbatan neytraldir.
Atom massasiga kelsak, yadro atom massasining katta qismini jamlaydi va barcha elektronlar egallagan massa juda kichik. Atom tuzilishida yadro atigi kichik joyni egallaydi. Elektronlar yadro atrofida aylanadi va elektronlar faollik uchun ancha katta joyga ega.
Atomlar ikki qismdan iborat bo'lgan "ichki energiya"ga ega: biri elektronlarning orbital tezligi va ma'lum bir kinetik energiyaga ega bo'lishi; ikkinchisi esa manfiy zaryadlangan elektronlar va musbat zaryadlangan yadro o'rtasida ma'lum masofa borligi va ma'lum miqdordagi potensial energiya mavjudligidir. Barcha elektronlarning kinetik energiyasi va potensial energiyasining yig'indisi butun atomning energiyasidir, bu atomning ichki energiyasi deb ataladi.
Barcha elektronlar yadro atrofida aylanadi; ba'zan yadroga yaqinroq bo'lganda, bu elektronlarning energiyasi kichikroq bo'ladi; ba'zan yadrodan uzoqroq bo'lganda, bu elektronlarning energiyasi kattaroq bo'ladi; paydo bo'lish ehtimoliga ko'ra, odamlar elektron qatlamini turli "Energiya darajasi" ga ajratadilar; Muayyan "Energiya darajasi" da tez-tez orbitada aylanadigan bir nechta elektronlar bo'lishi mumkin va har bir elektronning belgilangan orbitasi yo'q, lekin bu elektronlarning barchasi bir xil energiya darajasiga ega; "Energiya darajalari" bir-biridan ajratilgan. Ha, ular energiya darajalariga ko'ra ajratilgan. "Energiya darajasi" tushunchasi nafaqat elektronlarni energiyaga ko'ra darajalarga ajratadi, balki elektronlarning orbital maydonini bir nechta darajalarga ajratadi. Qisqasi, atom bir nechta energiya darajalariga ega bo'lishi mumkin va turli energiya darajalari turli energiyalarga mos keladi; ba'zi elektronlar "past energiya darajasida" va ba'zi elektronlar "yuqori energiya darajasida" orbitada aylanadi.
Hozirgi kunda o'rta maktab fizikasi kitoblarida ma'lum atomlarning strukturaviy xususiyatlari, har bir elektron qatlamidagi elektronlarning tarqalish qoidalari va turli energiya darajalaridagi elektronlar soni aniq belgilangan.
Atom tizimida elektronlar asosan qatlamlarda harakatlanadi, ba'zi atomlar yuqori energiya darajasida, ba'zilari esa past energiya darajasida bo'ladi; chunki atomlar doimo tashqi muhit (harorat, elektr toki, magnitlanish) ta'sirida bo'ladi, yuqori energiya darajasidagi elektronlar beqaror va o'z-o'zidan past energiya darajasiga o'tishda uning ta'siri yutilishi yoki maxsus qo'zg'alish effektlarini keltirib chiqarishi va "o'z-o'zidan emissiya" ga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, atom tizimida yuqori energiya darajasidagi elektronlar past energiya darajasiga o'tganda, ikkita ko'rinish bo'ladi: "o'z-o'zidan emissiya" va "stimulyatsiya qilingan emissiya".
Spontan nurlanishda yuqori energiyali holatlardagi elektronlar beqaror bo'lib, tashqi muhit (harorat, elektr toki, magnitlanish) ta'sirida o'z-o'zidan past energiyali holatlarga o'tadi va ortiqcha energiya fotonlar shaklida nurlanadi. Bu turdagi nurlanishning o'ziga xos xususiyati shundaki, har bir elektronning o'tishi mustaqil ravishda amalga oshiriladi va tasodifiydir. Turli elektronlarning o'z-o'zidan chiqishining foton holatlari har xil. Yorug'likning o'z-o'zidan chiqishi "noto'g'ri" holatda bo'ladi va tarqoq yo'nalishlarga ega. Biroq, o'z-o'zidan nurlanish atomlarning o'ziga xos xususiyatlariga ega va turli atomlarning o'z-o'zidan nurlanish spektrlari har xil. Bu haqda gapirganda, bu odamlarga fizikadagi asosiy bilimlarni eslatadi: "Har qanday jism issiqlikni nurlantirish qobiliyatiga ega va jism elektromagnit to'lqinlarni doimiy ravishda yutish va chiqarish qobiliyatiga ega. Issiqlik bilan nurlanadigan elektromagnit to'lqinlar ma'lum bir spektr taqsimotiga ega. Bu spektr taqsimoti jismning o'zi va uning harorati xususiyatlari bilan bog'liq." Shuning uchun issiqlik nurlanishining mavjudligining sababi atomlarning o'z-o'zidan nurlanishidir.
Rag'batlantirilgan emissiyada yuqori energiyali darajadagi elektronlar "sharoitlarga mos fotonlar"ning "stimulyatsiyasi" yoki "induksiyasi" ostida past energiyali darajaga o'tadi va tushgan foton bilan bir xil chastotadagi fotonni nurlantiradi. Rag'batlantirilgan nurlanishning eng katta xususiyati shundaki, rag'batlantirilgan nurlanish natijasida hosil bo'lgan fotonlar rag'batlantirilgan nurlanishni hosil qiluvchi tushgan fotonlar bilan bir xil holatga ega. Ular "kogerent" holatda. Ular bir xil chastotaga va bir xil yo'nalishga ega va ikkalasi orasidagi farqni ajratish mutlaqo mumkin emas. Shu tarzda, bitta foton bitta rag'batlantirilgan emissiya orqali ikkita bir xil fotonga aylanadi. Bu yorug'lik kuchayganligini yoki "kuchayganligini" anglatadi.
Endi yana tahlil qilaylik, tobora ko'proq va tez-tez stimulyatsiya qilingan nurlanishni olish uchun qanday sharoitlar kerak?
Oddiy sharoitlarda, yuqori energiya sathlaridagi elektronlar soni har doim past energiya sathlaridagi elektronlar sonidan kam bo'ladi. Agar siz atomlarning stimulyatsiya qilingan nurlanishni hosil qilishini istasangiz, yuqori energiya sathlaridagi elektronlar sonini ko'paytirishingiz kerak, shuning uchun sizga ko'proq rag'batlantirish maqsadida "nasos manbai" kerak. Juda ko'p past energiya darajasidagi elektronlar yuqori energiya sathlariga o'tadi, shuning uchun yuqori energiya darajasidagi elektronlar soni past energiya darajasidagi elektronlar sonidan ko'p bo'ladi va "zarrachalar sonining teskarisi" sodir bo'ladi. Juda ko'p yuqori energiya darajasidagi elektronlar juda qisqa vaqt davomida qolishi mumkin. Vaqt pastroq energiya darajasiga o'tadi, shuning uchun stimulyatsiya qilingan nurlanish emissiyasi ehtimoli oshadi.
Albatta, "nasos manbai" turli atomlar uchun o'rnatiladi. Bu elektronlarning "rezonanslashishini" ta'minlaydi va ko'proq past energiyali elektronlarning yuqori energiyali darajalarga o'tishiga imkon beradi. O'quvchilar asosan tushunishlari mumkin, lazer nima? Lazer qanday ishlab chiqariladi? Lazer - bu ma'lum bir "nasos manbai" ta'sirida ob'ekt atomlari tomonidan "qo'zg'atiladigan" "yorug'lik nurlanishi". Bu lazer.
Nashr vaqti: 2024-yil 27-may
