1. Prinsip pembangkitan laser
Struktur atom ibarat tata surya kecil, dengan inti atom di tengahnya. Elektron terus berputar mengelilingi inti atom, dan inti atom juga terus berputar.
Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Proton bermuatan positif dan neutron tidak bermuatan. Jumlah muatan positif yang dibawa oleh seluruh inti atom sama dengan jumlah muatan negatif yang dibawa oleh seluruh elektron, sehingga secara umum atom bersifat netral terhadap dunia luar.
Jika dilihat dari massa atom, inti atom memusatkan sebagian besar massa atom, sedangkan massa yang ditempati oleh seluruh elektron sangat kecil. Dalam struktur atom, inti atom hanya menempati ruang yang kecil. Elektron berputar mengelilingi inti atom, dan elektron memiliki ruang yang jauh lebih besar untuk beraktivitas.
Atom memiliki “energi internal”, yang terdiri dari dua bagian: pertama, elektron memiliki kecepatan orbit dan energi kinetik tertentu; kedua, terdapat jarak antara elektron bermuatan negatif dan inti bermuatan positif, serta sejumlah energi potensial. Jumlah energi kinetik dan energi potensial dari semua elektron adalah energi seluruh atom, yang disebut energi internal atom.
Semua elektron berputar mengelilingi inti; terkadang semakin dekat ke inti, energi elektron-elektron ini semakin kecil; terkadang semakin jauh dari inti, energi elektron-elektron ini semakin besar; menurut probabilitas kemunculannya, lapisan elektron dibagi menjadi beberapa "Tingkat Energi"; Pada "Tingkat Energi" tertentu, mungkin ada banyak elektron yang mengorbit secara sering, dan setiap elektron tidak memiliki orbit tetap, tetapi semua elektron ini memiliki tingkat energi yang sama; "Tingkat Energi" terisolasi satu sama lain. Ya, mereka terisolasi menurut tingkat energi. Konsep "tingkat energi" tidak hanya membagi elektron ke dalam tingkatan menurut energi, tetapi juga membagi ruang orbit elektron menjadi beberapa tingkatan. Singkatnya, sebuah atom mungkin memiliki beberapa tingkat energi, dan tingkat energi yang berbeda sesuai dengan energi yang berbeda; beberapa elektron mengorbit pada "tingkat energi rendah" dan beberapa elektron mengorbit pada "tingkat energi tinggi".
Saat ini, buku-buku fisika sekolah menengah telah secara jelas menandai karakteristik struktural atom-atom tertentu, aturan distribusi elektron di setiap lapisan elektron, dan jumlah elektron pada berbagai tingkat energi.
Dalam sistem atom, elektron pada dasarnya bergerak berlapis-lapis, dengan beberapa atom berada pada tingkat energi tinggi dan beberapa pada tingkat energi rendah; karena atom selalu dipengaruhi oleh lingkungan eksternal (suhu, listrik, magnet), elektron tingkat energi tinggi tidak stabil dan akan mengalami transisi spontan ke tingkat energi rendah, efeknya dapat diserap, atau dapat menghasilkan efek eksitasi khusus dan menyebabkan "emisi spontan". Oleh karena itu, dalam sistem atom, ketika elektron tingkat energi tinggi bertransisi ke tingkat energi rendah, akan ada dua manifestasi: "emisi spontan" dan "emisi terstimulasi".
Radiasi spontan, elektron dalam keadaan energi tinggi tidak stabil dan, dipengaruhi oleh lingkungan eksternal (suhu, listrik, magnet), secara spontan bermigrasi ke keadaan energi rendah, dan energi berlebih dipancarkan dalam bentuk foton. Karakteristik radiasi jenis ini adalah transisi setiap elektron dilakukan secara independen dan acak. Keadaan foton emisi spontan dari elektron yang berbeda berbeda. Emisi spontan cahaya berada dalam keadaan "tidak koheren" dan memiliki arah hamburan. Namun, radiasi spontan memiliki karakteristik atom itu sendiri, dan spektrum radiasi spontan dari atom yang berbeda berbeda. Berbicara tentang hal ini, hal itu mengingatkan orang pada pengetahuan dasar dalam fisika, "Setiap objek memiliki kemampuan untuk memancarkan panas, dan objek tersebut memiliki kemampuan untuk terus menerus menyerap dan memancarkan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh panas memiliki distribusi spektrum tertentu. Distribusi spektrum ini terkait dengan sifat-sifat objek itu sendiri dan suhunya." Oleh karena itu, alasan keberadaan radiasi termal adalah emisi spontan atom.
Dalam emisi terstimulasi, elektron tingkat energi tinggi bertransisi ke tingkat energi rendah di bawah "stimulasi" atau "induksi" "foton yang sesuai dengan kondisi" dan memancarkan foton dengan frekuensi yang sama dengan foton insiden. Fitur terbesar dari radiasi terstimulasi adalah bahwa foton yang dihasilkan oleh radiasi terstimulasi memiliki keadaan yang persis sama dengan foton insiden yang menghasilkan radiasi terstimulasi. Mereka berada dalam keadaan "koheren". Mereka memiliki frekuensi dan arah yang sama, dan sama sekali tidak mungkin untuk membedakan keduanya. Dengan cara ini, satu foton menjadi dua foton identik melalui satu emisi terstimulasi. Ini berarti bahwa cahaya diperkuat, atau "diperkuat".
Sekarang mari kita analisis lagi, kondisi apa yang dibutuhkan untuk mendapatkan radiasi stimulasi yang semakin sering?
Dalam keadaan normal, jumlah elektron pada tingkat energi tinggi selalu lebih sedikit daripada jumlah elektron pada tingkat energi rendah. Jika Anda ingin atom menghasilkan radiasi terstimulasi, Anda perlu meningkatkan jumlah elektron pada tingkat energi tinggi, sehingga Anda membutuhkan "sumber pompa", yang tujuannya adalah untuk merangsang lebih banyak elektron tingkat energi rendah melompat ke tingkat energi tinggi, sehingga jumlah elektron tingkat energi tinggi akan lebih banyak daripada jumlah elektron tingkat energi rendah, dan akan terjadi "pembalikan jumlah partikel". Elektron tingkat energi tinggi yang terlalu banyak hanya dapat bertahan dalam waktu yang sangat singkat. Setelah itu, elektron tersebut akan melompat ke tingkat energi yang lebih rendah, sehingga kemungkinan emisi radiasi terstimulasi akan meningkat.
Tentu saja, "sumber pompa" diatur untuk atom yang berbeda. Ini membuat elektron "beresonansi" dan memungkinkan lebih banyak elektron tingkat energi rendah untuk melompat ke tingkat energi tinggi. Pembaca pada dasarnya dapat memahami, apa itu laser? Bagaimana laser dihasilkan? Laser adalah "radiasi cahaya" yang "dieksitasi" oleh atom-atom suatu objek di bawah pengaruh "sumber pompa" tertentu. Inilah laser.
Waktu posting: 27 Mei 2024
