Принцип работы лазера
(1) атомные основы.
Во Вселенной всего около 100 различных атомов. Все, что мы видим, представляет собой комбинацию этих 100 или около того атомов очень конечным образом. Расположение этих атомов определяет состав стакана с водой, металла или пузыря в бутылка содовой! Атом - это вечное движение. Они вибрируют, движутся и вращаются, и даже атомы, составляющие наши сиденья, постоянно движутся. Твердое тело на самом деле движется! Атомы имеют несколько разных состояний возбуждения, другими словами, у них разные энергии .Если атом наделен достаточной энергией, он может подняться с уровня энергии основного состояния на уровень энергии возбужденного состояния. Уровни энергии возбужденных состояний зависят от того, сколько энергии передается атомам через тепловую энергию, световую энергию и электричество.
(2) основной принцип формирования лазеров из атомов.
Подумайте о структуре атома. Даже с помощью современных технологий мы не можем видеть дискретные орбитали электронов, но' полезно думать об этих орбиталях как об атомах с разными уровнями энергии. , если мы нагреем атомы, некоторые электроны на низкоэнергетических орбиталях могут быть возбуждены и перескочить на более высокую энергетическую орбиту дальше от ядра. Хотя это описание простое, оно раскрывает основной принцип формирования из атомов лазеров. электрон перескакивает на более высокую энергетическую орбиту, он все еще должен вернуться в основное состояние. При этом электроны выделяют энергию в виде фотонов (легкая частица). Вы обнаружите, что атомы постоянно выделяют энергию в виде Например, нагревательный элемент в духовке становится ярко-красным, а красный - это красный фотон, испускаемый теплом атомов. Когда вы смотрите на изображение на экране телевизора, вы видите, что атомы фосфора обнажены. к разным цветам света, излучаемого высокоскоростной электронной Лектроны. Любой светоизлучающий объект, включая люминесцентные лампы, газовые лампы и лампы накаливания, излучается за счет изменения орбиталей электронов и испускания фотонов.
(3) связь между лазером и атомом.
Лазер - это устройство, контролирующее испускание фотонов возбужденными атомами." Laser" сокращение от "усиление света за счет вынужденного излучения излучения" ("стимулированное усиление света"). Это название кратко описывает принцип работы лазера. Хотя существует много видов лазеров, они имеют некоторые основные характеристики. В лазере лазерная среда должна быть накачана. Вообще говоря, вспышки высокой интенсивности или разряд могут накачивать возбужденные среды, которые могут создавать большое количество возбужденных состояний (включая атомы электронов с высокой энергией). Для эффективной работы лазер должен иметь большое количество возбужденных атомов. Как правило, атомы необходимо стимулировать для подъема на два или три энергетических уровня выше основного состояния. Это увеличивает степень инверсии числа частиц. Инверсия числа частицы - это число атомов в возбужденном состоянии и количество атомов в основном состоянии. Когда лазерная среда накачивается, она включает группу атомов с возбужденными электронами. Возбужденные электроны имеют более высокую энергию, чем электроны низкого качества. Эктроны могут поглощать определенное количество энергии в возбужденное состояние, электроны могут выделять эту энергию. Как показано на рисунке ниже, электроны могут выделять часть своей энергии, пока они переходят на более низкий уровень. Выделяемая энергия преобразуется в Форма фотона (световой энергии). Испускаемый фотон имеет определенную длину волны (цвет), которая зависит от энергетического состояния электрона, когда фотон высвобождается. Два атома с одинаковым электронным состоянием испускают фотоны с одинаковой длиной волны.
(4) лазерный лазер сильно отличается от обычного света.
Он имеет следующие характеристики: излучение лазера монохроматическое. Лазер содержит свет с определенной длиной волны (то есть определенного цвета). Длина волны света определяется энергией, выделяемой электроном обратно в низкоэнергетический. Излучаемый лазер имеет хорошую когерентность. Лазер имеет лучшую структуру, и каждый фотон следует за другими движениями фотонов. Другими словами, волны всех фотонов точно такие же. Лазер имеет хорошую направленность. Вместо этого свет от фонарика рассеивается в нескольких направлениях, со слабой энергией и низкой концентрацией. Чтобы достичь этих трех характеристик, вам необходимо пройти процесс, называемый стимулированным излучением. Это явление вряд ли произойдет в обычном фонарике. потому что его атомы являются случайно испускаемыми фотонами. при возбуждении атом представляет собой организованное излучение фотонов. фотон, испускаемый атомом, имеет определенную длину волны, которая зависит от разницы по энергии между возбужденным состоянием и основным состоянием. Если фотон (с определенной энергией и фазой) встречает другой атом, и у атома есть электрон в том же возбужденном состоянии, он может вызвать возбуждение. Первый фотон может возбуждать или заставить атом испускать фотоны, а затем испускать фотоны (фотоны, испускаемые вторым атомом), которые колеблются с той же частотой и направлением, что и фотон входит в фотон. Другой ключевой компонент лазера - пара зеркал, расположенных в Фотон с определенной длиной волны и фазой отражается взад и вперед между лазерной средой за счет отражения зеркала на обоих концах. В этом процессе они будут стимулировать большее количество электронов по высокоэнергетической орбите на низкую. -прыжки по энергетической дорожке, которые излучают больше фотонов той же длины и фазы, которые затем будут иметь" водопад" эффект, а затем быстро собрал большое количество фотонов одной длины волны в лазере и фазе. Зеркало на одной стороне лазера ИСПОЛЬЗУЕТ" полуотражающий" покрытие, что означает, что оно отражает только часть света, в то время как другой свет может проникать. Проникающий свет - это лазер.