1. Լազերային գեներացիայի սկզբունքը
Ատոմային կառուցվածքը նման է փոքրիկ արեգակնային համակարգի, որի կենտրոնում ատոմային միջուկն է։ Էլեկտրոնները անընդհատ պտտվում են ատոմային միջուկի շուրջը, և ատոմային միջուկը նույնպես անընդհատ պտտվում է։
Միջուկը կազմված է պրոտոններից և նեյտրոններից։ Պրոտոնները դրական լիցքավորված են, իսկ նեյտրոնները՝ անլիցքավորված։ Միջուկի կողմից կրվող դրական լիցքերի քանակը հավասար է ամբողջ էլեկտրոնների կողմից կրվող բացասական լիցքերի քանակին, ուստի, ընդհանուր առմամբ, ատոմները չեզոք են արտաքին աշխարհի նկատմամբ։
Ինչ վերաբերում է ատոմի զանգվածին, միջուկը կենտրոնացնում է ատոմի զանգվածի մեծ մասը, և բոլոր էլեկտրոնների կողմից զբաղեցված զանգվածը շատ փոքր է։ Ատոմային կառուցվածքում միջուկը զբաղեցնում է միայն փոքր տարածք։ Էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը, և էլեկտրոններն ունեն շատ ավելի մեծ ակտիվության տարածք։
Ատոմներն ունեն «ներքին էներգիա», որը բաղկացած է երկու մասից. մեկը այն է, որ էլեկտրոններն ունեն պտտման արագություն և որոշակի կինետիկ էներգիա, մյուսը՝ որ բացասական լիցքավորված էլեկտրոնների և դրական լիցքավորված միջուկի միջև կա հեռավորություն, և կա որոշակի քանակությամբ պոտենցիալ էներգիա։ Բոլոր էլեկտրոնների կինետիկ և պոտենցիալ էներգիայի գումարը ամբողջ ատոմի էներգիան է, որը կոչվում է ատոմի ներքին էներգիա։
Բոլոր էլեկտրոնները պտտվում են միջուկի շուրջը. երբեմն միջուկին ավելի մոտ, այդ էլեկտրոնների էներգիան ավելի փոքր է. երբեմն միջուկից ավելի հեռու, այդ էլեկտրոնների էներգիան ավելի մեծ է. առաջացման հավանականության համաձայն՝ մարդիկ էլեկտրոնային շերտը բաժանում են տարբեր «էներգետիկ մակարդակների»։ Որոշակի «էներգետիկ մակարդակում» կարող են հաճախակի պտտվող մի քանի էլեկտրոններ լինել, և յուրաքանչյուր էլեկտրոն չունի ֆիքսված ուղեծիր, բայց այդ էլեկտրոններն ունեն նույն էներգիայի մակարդակը. «Էներգետիկ մակարդակները» միմյանցից մեկուսացված են։ Այո, դրանք մեկուսացված են էներգետիկ մակարդակների համաձայն։ «Էներգետիկ մակարդակի» հասկացությունը ոչ միայն էլեկտրոնները բաժանում է մակարդակների՝ ըստ էներգիայի, այլև էլեկտրոնների ուղեծրային տարածությունը բաժանում է մի քանի մակարդակների։ Ամփոփելով՝ ատոմը կարող է ունենալ մի քանի էներգետիկ մակարդակներ, և տարբեր էներգետիկ մակարդակները համապատասխանում են տարբեր էներգիաների. որոշ էլեկտրոններ պտտվում են «ցածր էներգետիկ մակարդակում», իսկ որոշ էլեկտրոններ՝ «բարձր էներգետիկ մակարդակում»։
Այսօրվա դրությամբ միջնակարգ դպրոցի ֆիզիկայի դասագրքերում հստակ նշված են որոշակի ատոմների կառուցվածքային բնութագրերը, յուրաքանչյուր էլեկտրոնային շերտում էլեկտրոնների բաշխման կանոնները և տարբեր էներգետիկ մակարդակներում էլեկտրոնների քանակը։
Ատոմային համակարգում էլեկտրոնները հիմնականում շարժվում են շերտերով, որտեղ որոշ ատոմներ գտնվում են բարձր էներգետիկ մակարդակներում, իսկ որոշները՝ ցածր։ Քանի որ ատոմները միշտ ազդվում են արտաքին միջավայրից (ջերմաստիճան, էլեկտրականություն, մագնիսականություն), բարձր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնները անկայուն են և կարող են ինքնաբուխ անցում կատարել ցածր էներգետիկ մակարդակի, դրա ազդեցությունը կարող է կլանվել, կամ կարող է առաջացնել հատուկ գրգռման էֆեկտներ և առաջացնել «ինքնաբուխ ճառագայթում»։ Հետևաբար, ատոմային համակարգում, երբ բարձր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնները անցնում են ցածր էներգետիկ մակարդակների, կլինեն երկու դրսևորում՝ «ինքնաբուխ ճառագայթում» և «խթանված ճառագայթում»։
Ինքնաբուխ ճառագայթումը, բարձր էներգիայի վիճակներում գտնվող էլեկտրոնները անկայուն են և արտաքին միջավայրի (ջերմաստիճան, էլեկտրականություն, մագնիսականություն) ազդեցության տակ ինքնաբերաբար տեղափոխվում են ցածր էներգիայի վիճակներ, և ավելորդ էներգիան ճառագայթվում է ֆոտոնների տեսքով: Այս տեսակի ճառագայթման առանձնահատկությունն այն է, որ յուրաքանչյուր էլեկտրոնի անցումը կատարվում է անկախ և պատահական: Տարբեր էլեկտրոնների ինքնաբուխ ճառագայթման ֆոտոնային վիճակները տարբեր են: Լույսի ինքնաբուխ ճառագայթումը գտնվում է «անհամատեղելի» վիճակում և ունի ցրված ուղղություններ: Սակայն ինքնաբուխ ճառագայթումն ունի ատոմների բնութագրերը, և տարբեր ատոմների ինքնաբուխ ճառագայթման սպեկտրները տարբեր են: Այս մասին խոսելով՝ մենք մարդկանց հիշեցնում ենք ֆիզիկայի հիմնական գիտելիքներից մեկը. «Ցանկացած մարմին ունի ջերմություն ճառագայթելու ունակություն, և մարմինն ունի էլեկտրամագնիսական ալիքներ անընդհատ կլանելու և արձակելու ունակություն: Ջերմության կողմից ճառագայթվող էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն որոշակի սպեկտրային բաշխում: Այս սպեկտրի բաշխումը կապված է մարմնի հատկությունների և դրա ջերմաստիճանի հետ»: Հետևաբար, ջերմային ճառագայթման գոյության պատճառը ատոմների ինքնաբուխ ճառագայթումն է:
Խթանված ճառագայթման դեպքում բարձր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնները «պայմաններին համապատասխան ֆոտոնների» «խթանման» կամ «ինդուկցիայի» տակ անցնում են ցածր էներգիայի մակարդակի և ճառագայթում են ընկնող ֆոտոնի հետ նույն հաճախականության ֆոտոն։ Խթանված ճառագայթման ամենամեծ առանձնահատկությունն այն է, որ խթանված ճառագայթման կողմից առաջացած ֆոտոնները ունեն ճիշտ նույն վիճակը, ինչ խթանված ճառագայթում առաջացնող ընկնող ֆոտոնները։ Դրանք գտնվում են «կոհերենտ» վիճակում։ Դրանք ունեն նույն հաճախականությունը և նույն ուղղությունը, և բացարձակապես անհնար է տարբերակել դրանց միջև եղած երկու տարբերությունները։ Այսպիսով, մեկ ֆոտոնը դառնում է երկու նույնական ֆոտոն մեկ խթանված ճառագայթման միջոցով։ Սա նշանակում է, որ լույսը ուժեղանում կամ «ուժեղանում» է։
Հիմա եկեք կրկին վերլուծենք, թե ինչ պայմաններ են անհրաժեշտ ավելի ու ավելի հաճախակի խթանված ճառագայթում ստանալու համար։
Նորմալ պայմաններում բարձր էներգետիկ մակարդակներում էլեկտրոնների քանակը միշտ պակաս է ցածր էներգետիկ մակարդակներում էլեկտրոնների քանակից։ Եթե ցանկանում եք, որ ատոմները խթանված ճառագայթում առաջացնեն, ապա պետք է մեծացնեք բարձր էներգետիկ մակարդակներում էլեկտրոնների քանակը, ուստի ձեզ անհրաժեշտ է «պոմպային աղբյուր», որի նպատակն է ավելի շատ խթանել։ Չափազանց շատ ցածր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոններ են ցատկում բարձր էներգիայի մակարդակներ, ուստի բարձր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնների քանակը կլինի ավելի շատ, քան ցածր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնների քանակը, և տեղի կունենա «մասնիկների թվի հակադարձում»։ Չափազանց շատ բարձր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոններ կարող են մնալ միայն շատ կարճ ժամանակով։ Ժամանակը կցատկի դեպի ավելի ցածր էներգետիկ մակարդակ, ուստի ճառագայթման խթանված ճառագայթման հավանականությունը կաճի։
Իհարկե, «պոմպի աղբյուրը» նախատեսված է տարբեր ատոմների համար։ Այն ստիպում է էլեկտրոններին «ռեզոնանսվել» և թույլ է տալիս ավելի շատ ցածր էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնների ցատկել բարձր էներգիայի մակարդակների։ Ընթերցողները կարող են հիմնականում հասկանալ, թե ինչ է լազերը։ Ինչպե՞ս է արտադրվում լազերը։ Լազերը «լույսի ճառագայթում» է, որը «գրգռվում» է առարկայի ատոմների կողմից որոշակի «պոմպի աղբյուրի» ազդեցության տակ։ Սա լազերն է։
Հրապարակման ժամանակը. Մայիսի 27-2024
