1. Prinzip vun der Lasergeneratioun
D'Atomstruktur ass wéi e klengt Sonnesystem, mam Atomkär an der Mëtt. D'Elektronen dréie sech stänneg ëm den Atomkär, an den Atomkär dréit sech och stänneg.
Den Atomkär besteet aus Protonen an Neutronen. Protonen si positiv gelueden an Neutronen si net gelueden. D'Zuel vun de positiven Ladungen, déi de ganze Kär dréit, ass gläich wéi d'Zuel vun den negativen Ladungen, déi all Elektronen dréit, sou datt d'Atomer am Allgemengen neutral géintiwwer der Äussewelt sinn.
Wat d'Mass vun engem Atom ugeet, konzentréiert sech den Atomkär de gréissten Deel vun der Mass, an d'Mass, déi vun all Elektronen besat ass, ass ganz kleng. An der Atomstruktur hëlt den Atomkär nëmmen e klenge Raum an. D'Elektronen rotéieren ëm den Atomkär, an d'Elektronen hunn e vill méi grousse Raum fir Aktivitéit.
Atomer hunn eng "intern Energie", déi aus zwéin Deeler besteet: eng ass, datt d'Elektronen eng Ëmlafgeschwindegkeet an eng gewëssen kinetesch Energie hunn; déi aner ass, datt et en Ofstand tëscht den negativ geluedenen Elektronen an dem positiv geluedenen Atomkär gëtt, an et eng gewëssen Quantitéit u potenzieller Energie gëtt. D'Zomm vun der kinetischer Energie an der potenzieller Energie vun allen Elektronen ass d'Energie vum ganzen Atom, déi als intern Energie vum Atom bezeechent gëtt.
All Elektronen dréie sech ëm den Atomkär; heiansdo méi no beim Atomkär ass d'Energie vun dësen Elektronen méi kleng; heiansdo méi wäit ewech vum Atomkär ass d'Energie vun dësen Elektronen méi grouss; jee no der Wahrscheinlechkeet vum Optriede deelen d'Leit d'Elektroneschicht an ënnerschiddlech "Energieniveauen" op; Op engem bestëmmten "Energieniveau" kënne verschidde Elektronen dacks ëmkreesen, an all Elektron huet keng fest Ëmlafbunn, awer dës Elektronen hunn all datselwecht Energieniveau; "Energieniveauen" sinn vuneneen isoléiert. Jo, si sinn no Energieniveauen isoléiert. De Konzept vum "Energieniveau" deelt d'Elektronen net nëmmen a Niveauen no Energie op, mä deelt och de kreesfërmegen Raum vun den Elektronen a verschidde Niveauen op. Kuerz gesot, en Atom kann verschidde Energieniveauen hunn, an ënnerschiddlech Energieniveauen entspriechen ënnerschiddlechen Energien; e puer Elektronen ëmkreesen op engem "niddregen Energieniveau" an e puer Elektronen ëmkreesen op engem "héijen Energieniveau".
Hautdesdaags hunn d'Physikbicher fir d'Mëttelschoul d'strukturell Charakteristike vu bestëmmten Atomer, d'Reegele vun der Elektroneverdeelung an all Elektroneschicht an d'Zuel vun den Elektronen op verschiddenen Energieniveauen kloer markéiert.
An engem atomare System beweege sech Elektronen am Fong a Schichten, mat e puer Atomer op héijen Energieniveauen an e puer op niddregen Energieniveauen; well Atomer ëmmer vun der externer Ëmwelt (Temperatur, Elektrizitéit, Magnetismus) beaflosst ginn, sinn Elektronen mat héijem Energieniveau onstabil a wiesselen spontan op en niddregen Energieniveau, hiren Effekt kann absorbéiert ginn, oder si kënnen speziell Anregungseffekter produzéieren an "spontan Emissioun" verursaachen. Dofir gëtt et am atomare System, wann Elektronen mat héijem Energieniveau op niddreg Energieniveauen iwwergoen, zwou Manifestatiounen: "spontan Emissioun" a "stimuléiert Emissioun".
Spontan Stralung, Elektronen an Héichenergiezoustänn sinn instabil a ginn, beaflosst vun der externer Ëmwelt (Temperatur, Elektrizitéit, Magnetismus), spontan an Nidderenergiezoustänn migréiert, an iwwerschësseg Energie gëtt a Form vu Photonen ausgestraalt. D'Charakteristik vun dëser Aart vu Stralung ass, datt den Iwwergang vun all Elektron onofhängeg duerchgefouert gëtt an zoufälleg ass. D'Photonzoustänn vun der spontaner Emissioun vun ënnerschiddlechen Elektronen sinn ënnerschiddlech. Déi spontan Emissioun vu Liicht ass an engem "inkohärenten" Zoustand a weist verstreet Richtungen. Wéi och ëmmer, spontan Stralung huet d'Charakteristike vun den Atomer selwer, an d'Spektre vun der spontaner Stralung vun ënnerschiddlechen Atomer sinn ënnerschiddlech. Wann een doriwwer schwätzt, erënnert et d'Leit un e Basiswëssen an der Physik: "All Objet huet d'Fäegkeet Hëtzt auszestralen, an den Objet huet d'Fäegkeet elektromagnetesch Wellen kontinuéierlech ze absorbéieren an auszestralen. Déi elektromagnetesch Wellen, déi vun Hëtzt ausgestraalt ginn, hunn eng gewësse Spektrumverdeelung. Dës Spektrumverdeelung hänkt mat den Eegeschafte vum Objet selwer a senger Temperatur zesummen." Dofir ass de Grond fir d'Existenz vun der Wärmestralung déi spontan Emissioun vun Atomer.
Bei der stimuléierter Emissioun ginn Elektronen mat héijem Energieniveau ënner der "Stimulatioun" oder "Induktioun" vu "Photonen, déi fir d'Konditioune gëeegent sinn" op en niddregen Energieniveau iwwer a strahlen e Photon mat der selwechter Frequenz wéi de Photon aus. Déi gréisst Eegeschaft vun der stimuléierter Stralung ass, datt d'Photonen, déi duerch stimuléiert Stralung generéiert ginn, genau deeselwechten Zoustand hunn wéi déi agefall Photonen, déi stimuléiert Stralung generéieren. Si sinn an engem "kohärenten" Zoustand. Si hunn déiselwecht Frequenz an déiselwecht Richtung, an et ass komplett onméiglech, déi zwee Ënnerscheeder tëscht hinnen z'ënnerscheeden. Op dës Manéier gëtt aus engem Photon duerch eng stimuléiert Emissioun zwee identesch Photonen. Dëst bedeit, datt d'Liicht intensivéiert oder "verstäerkt" gëtt.
Loosst eis elo nach eng Kéier analyséieren, wéi eng Konditioune sinn néideg, fir ëmmer méi heefeg stimuléiert Stralung ze kréien?
Ënner normalen Ëmstänn ass d'Zuel vun den Elektronen an héijen Energieniveauen ëmmer manner wéi d'Zuel vun den Elektronen an niddregen Energieniveauen. Wann Dir wëllt, datt Atomer stimuléiert Stralung produzéieren, wëllt Dir d'Zuel vun den Elektronen an héijen Energieniveauen erhéijen, dofir braucht Dir eng "Pompelquell", där hiren Zweck et ass, méi ze stimuléieren. Ze vill Elektronen mat nidderegen Energieniveauen sprangen op héich Energieniveauen, sou datt d'Zuel vun den Elektronen mat héijen Energieniveau méi ass wéi d'Zuel vun den Elektronen mat nidderegen Energieniveau, an et geschitt eng "Partikelzuelëmkéierung". Ze vill Elektronen mat héijen Energieniveau kënnen nëmme fir eng ganz kuerz Zäit bleiwen. D'Zäit sprangt op en méi nidderegen Energieniveau, sou datt d'Méiglechkeet vun enger stimuléierter Emissioun vu Stralung eropgeet.
Natierlech ass d'„Pompelquell“ fir verschidden Atomer agestallt. Si léisst d'Elektronen „resonéieren“ an erlaabt méi Elektronen mat nidderegem Energieniveau op héich Energieniveauen ze sprangen. D'Lieser kënnen am Fong verstoen, wat e Laser ass? Wéi gëtt e Laser produzéiert? E Laser ass „Liichtstralung“, déi vun den Atomer vun engem Objet ënner der Aktioun vun enger spezifescher „Pompelquell“ „ugehuewen“ gëtt. Dëst ass e Laser.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 27. Mee 2024
