1. Principiu di generazione laser
A struttura atomica hè cum'è un picculu sistema solare, cù u nucleu atomicu in u centru. L'elettroni giranu constantemente intornu à u nucleu atomicu, è ancu u nucleu atomicu gira constantemente.
U nucleu hè cumpostu di protoni è neutroni. I protoni sò carichi pusitivamente è i neutroni sò senza carica. U numeru di cariche pusitive purtate da tuttu u nucleu hè uguale à u numeru di cariche negative purtate da tutti l'elettroni, dunque generalmente l'atomi sò neutri per u mondu esternu.
In quantu à a massa di un atomu, u nucleu cuncentra a maiò parte di a massa di l'atomu, è a massa occupata da tutti l'elettroni hè assai chjuca. In a struttura atomica, u nucleu occupa solu un picculu spaziu. L'elettroni giranu intornu à u nucleu, è l'elettroni anu un spaziu assai più grande per l'attività.
L'atomi anu una "energia interna", chì si compone di duie parte: una hè chì l'elettroni anu una velocità orbitale è una certa energia cinetica; l'altra hè chì ci hè una distanza trà l'elettroni caricati negativamente è u nucleu caricatu pusitivamente, è ci hè una certa quantità di energia potenziale. A somma di l'energia cinetica è di l'energia potenziale di tutti l'elettroni hè l'energia di tuttu l'atomu, chì hè chjamata energia interna di l'atomu.
Tutti l'elettroni giranu intornu à u nucleu; qualchì volta più vicinu à u nucleu, l'energia di sti elettroni hè più chjuca; qualchì volta più luntanu da u nucleu, l'energia di sti elettroni hè più grande; secondu a probabilità d'occorrenza, a ghjente divide u stratu elettronicu in diversi "Livelli d'Energia"; À un certu "Livello d'Energia", ci ponu esse parechji elettroni chì orbitanu spessu, è ogni elettrone ùn hà micca una orbita fissa, ma tutti questi elettroni anu u listessu livellu d'energia; I "Livelli d'Energia" sò isolati l'uni da l'altri. Iè, sò isolati secondu i livelli d'energia. U cuncettu di "livellu d'energia" ùn solu divide l'elettroni in livelli secondu l'energia, ma divide ancu u spaziu orbitante di l'elettroni in parechji livelli. In breve, un atomu pò avè parechji livelli d'energia, è diversi livelli d'energia currispondenu à diverse energie; alcuni elettroni orbitanu à un "livellu d'energia bassu" è alcuni elettroni orbitanu à un "livellu d'energia altu".
Oghje ghjornu, i libri di fisica di e scole medie anu marcatu chjaramente e caratteristiche strutturali di certi atomi, e regule di distribuzione di l'elettroni in ogni stratu elettronicu, è u numeru di elettroni à diversi livelli d'energia.
In un sistema atomicu, l'elettroni si movenu basicamente in strati, cù certi atomi à livelli d'energia elevati è altri à livelli d'energia bassi; postu chì l'atomi sò sempre affettati da l'ambiente esternu (temperatura, elettricità, magnetismu), l'elettroni di livellu d'alta energia sò instabili è faranu una transizione spontanea à un livellu d'energia bassu, u so effettu pò esse assorbitu, o pò pruduce effetti d'eccitazione speciali è causà "emissione spontanea". Dunque, in u sistema atomicu, quandu l'elettroni di livellu d'alta energia passanu à livelli d'energia bassi, ci saranu duie manifestazioni: "emissione spontanea" è "emissione stimulata".
Radiazione spontanea, l'elettroni in stati d'alta energia sò instabili è, affettati da l'ambiente esternu (temperatura, elettricità, magnetismu), migranu spontaneamente à stati di bassa energia, è l'energia in eccessu hè irradiata in forma di fotoni. A caratteristica di stu tipu di radiazione hè chì a transizione di ogni elettrone hè realizata indipindentamente è hè aleatoria. I stati fotonici di l'emissione spontanea di diversi elettroni sò diversi. L'emissione spontanea di luce hè in un statu "incoerente" è hà direzzioni sparse. Tuttavia, a radiazione spontanea hà e caratteristiche di l'atomi stessi, è i spettri di a radiazione spontanea di diversi atomi sò diversi. Parlendu di questu, ricorda à e persone una cunniscenza basica in fisica, "Ogni oggettu hà a capacità di irradià calore, è l'oggettu hà a capacità di assorbe è emette continuamente onde elettromagnetiche. L'onde elettromagnetiche irradiate da u calore anu una certa distribuzione di spettru. Stu spettru A distribuzione hè ligata à e proprietà di l'oggettu stessu è à a so temperatura ". Dunque, a ragione di l'esistenza di a radiazione termica hè l'emissione spontanea di atomi.
In l'emissione stimulata, l'elettroni di livellu d'alta energia passanu à un livellu di bassa energia sottu à a "stimulazione" o "induzione" di "fotoni adatti à e cundizioni" è irradianu un fotone di a stessa frequenza di u fotone incidente. A più grande caratteristica di a radiazione stimulata hè chì i fotoni generati da a radiazione stimulata anu esattamente u listessu statu di i fotoni incidenti chì generanu a radiazione stimulata. Sò in un statu "coerente". Anu a stessa frequenza è a stessa direzzione, è hè cumpletamente impussibile di distingue e duie differenze trà quelle. In questu modu, un fotone diventa dui fotoni identichi per mezu di una emissione stimulata. Questu significa chì a luce hè intensificata, o "amplificata".
Avà analizemu torna, chì cundizioni sò necessarie per ottene radiazioni stimulate sempre più frequenti?
In circustanze nurmali, u numeru d'elettroni in livelli d'alta energia hè sempre menu di u numeru d'elettroni in livelli d'alta energia. Sè vo vulete chì l'atomi pruducinu radiazioni stimulate, vulete aumentà u numeru d'elettroni in livelli d'alta energia, dunque avete bisognu di una "fonte di pompa", chì u so scopu hè di stimulà di più. Troppu elettroni di livellu di bassa energia saltanu à livelli d'alta energia, dunque u numeru d'elettroni di livellu d'alta energia serà più grande di u numeru d'elettroni di livellu di bassa energia, è si verificerà una "inversione di u numeru di particelle". Troppu elettroni di livellu d'alta energia ponu stà solu per un tempu assai cortu. U tempu salterà à un livellu d'energia più bassu, dunque a pussibilità d'emissione stimulata di radiazioni aumenterà.
Benintesa, a "fonte di pompa" hè impostata per diversi atomi. Face chì l'elettroni "risuoninu" è permette à più elettroni di livellu di bassa energia di saltà à livelli di alta energia. I lettori ponu capisce in fondu, chì hè u laser? Cumu hè pruduttu u laser? U laser hè una "radiazione luminosa" chì hè "eccitata" da l'atomi di un ughjettu sottu l'azione di una "fonte di pompa" specifica. Questu hè u laser.
Data di publicazione: 27 di maghju di u 2024
