Het principe van een laser
(1) atomaire basis.
Er zijn slechts ongeveer 100 verschillende atomen in het universum. Alles wat we zien is een combinatie van deze ongeveer 100 atomen op een zeer eindige manier. De rangschikking van deze atomen bepaalt de samenstelling van een glas water, een metaal of een bel in een frisdrankfles! Een atoom is een voortdurende beweging. ze trillen, bewegen en roteren, en zelfs de atomen waaruit onze stoelen bestaan zijn constant in beweging. vast is eigenlijk in beweging! atomen hebben verschillende excitatietoestanden, met andere woorden, ze hebben verschillende energieën Als het atoom voldoende energie heeft, kan het opstijgen van het energieniveau van de grondtoestand naar het energieniveau van de aangeslagen toestand. De energieniveaus van de aangeslagen toestanden zijn afhankelijk van hoeveel energie aan atomen wordt gegeven door middel van warmte-energie, lichtenergie en elektriciteit.
(2) het kernprincipe van atomen die lasers vormen.
Denk na over de structuur van het atoom. Zelfs met moderne technologie kunnen we de discrete orbitalen van elektronen niet zien, maar het is nuttig om deze orbitalen te zien als atomen in verschillende energieniveaus. Met andere woorden , als we de atomen zouden verhitten, zouden sommige van de elektronen in de laag-energetische orbitalen geëxciteerd kunnen worden en naar een hogere energiebaan kunnen springen verder van de kern. Hoewel deze beschrijving eenvoudig is, onthult het wel het kernprincipe van atomen die lasers vormen. het elektron springt naar een hogere energiebaan, het moet nog steeds terug naar de grondtoestand. daarbij geven elektronen energie af in de vorm van fotonen (een lichtdeeltje). Je zult zien dat atomen constant energie afgeven in de vorm van fotonen. het verwarmingselement in de oven wordt bijvoorbeeld helderrood en het rode is het rode foton dat wordt uitgezonden door de warmte van de atomen. als je naar de beelden op het tv-scherm kijkt, zie je dat de fosforatomen worden blootgesteld op de verschillende kleuren licht die worden uitgezonden door hoge snelheid e Elk lichtgevend object, inclusief fluorescentielampen, gaslampen en gloeilampen, wordt uitgezonden door elektronenorbitalen te veranderen en fotonen vrij te geven.
(3) de relatie tussen de laser en het atoom.
Een laser is een apparaat dat de afgifte van fotonen regelt die worden uitgezonden door geëxciteerde atomen." Laser" staat voor lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling (gestimuleerde straling lichtversterking). deze naam beschrijft in het kort hoe de laser werkt. hoewel er veel soorten lasers zijn, hebben ze enkele basiskenmerken. in de laser moet het lasermedium worden gepompt In het algemeen kunnen flitsen of ontladingen met hoge intensiteit aangeslagen media verpompen, die een groot aantal aangeslagen toestanden kunnen produceren (inclusief hoogenergetische elektronenatomen). De laser moet een groot aantal aangeslagen atomen hebben om efficiënt te werken In het algemeen moeten atomen gestimuleerd worden om tot twee of drie energieniveaus boven de grondtoestand te stijgen. Dit verhoogt de mate van inversie van het aantal deeltjes. De getalinversie van een deeltje is het aantal atomen in aangeslagen toestand en het aantal atomen in de grondtoestand. wanneer het lasermedium wordt gepompt, bevat het een batch atomen met aangeslagen elektronen. opgewonden elektronen hebben een hogere energie dan laagwaardige elektronen. net als el ectronen kunnen een bepaalde hoeveelheid energie opnemen naar de aangeslagen toestand, elektronen kunnen deze energie vrijgeven. zoals in onderstaande figuur te zien is, kunnen elektronen een deel van hun energie afgeven zolang ze overgaan naar een lager niveau. de vrijgekomen energie wordt omgezet in een foton (lichtenergie) vorm. Het uitgezonden foton heeft een specifieke golflengte (kleur), die afhangt van de energietoestand van het elektron wanneer het foton vrijkomt. Twee atomen met dezelfde elektronentoestand geven fotonen van dezelfde golflengte vrij.
(4) laserlaser is heel anders dan gewoon licht.
Het heeft de volgende kenmerken: de emissie van de laser is monochromatisch. Een laser bevat licht dat een specifieke golflengte heeft (dat wil zeggen een bepaalde kleur). De golflengte van licht wordt bepaald door de energie die door het elektron wordt afgegeven aan de lage energie. De uitgezonden laser heeft een goede coherentie. De laser heeft een betere structuur en elk foton volgt andere fotonbewegingen. Met andere woorden, de golven van alle fotonen zijn precies hetzelfde. De laser heeft een goede gerichtheid. De laserstraal is compact, geconcentreerd en zeer energiek. in plaats daarvan wordt het licht van de zaklamp in meerdere richtingen verstrooid, met een zwakke energie en een lage concentratie. om deze drie kenmerken te bereiken, moet je een proces doorlopen dat gestimuleerde emissie wordt genoemd. dit fenomeen is onwaarschijnlijk bij een normale zaklamp omdat zijn atomen willekeurig uitgezonden fotonen zijn. bij het afvuren is het atoom een georganiseerde emissie van fotonen. een foton uitgezonden door een atoom heeft een specifieke golflengte, die afhangt van het verschil in energie tussen de aangeslagen toestand en de grondtoestand. als het foton (met een bepaalde energie en fase) een ander atoom tegenkomt, en het atoom heeft een elektron in dezelfde aangeslagen toestand, kan het de excitatie triggeren. het eerste foton kan ofwel exciteren of leid het atoom om fotonen uit te zenden en vervolgens fotonen uit te zenden (de fotonen die worden uitgezonden door het tweede atoom) die trillen met dezelfde frequentie en richting als het foton het foton binnengaat. Een ander belangrijk onderdeel van de laser is een spiegelpaar, tegenovergestelde uiteinden van het lasermedium. het foton van een bepaalde golflengte en fase wordt heen en weer gereflecteerd tussen het lasermedium door de reflectie van de spiegel aan beide uiteinden. tijdens het proces zullen ze meer elektronen stimuleren door een hoge energiebaan te laag -energie track jumping, die meer van dezelfde golflengte en fase van fotonen uitzenden, die dan een" waterval" effect, en verzamelde dan snel een groot aantal van dezelfde golflengte in laser en fase van de fotonen. Een spiegel aan één kant van de laser GEBRUIKT een" semi-reflecterende" coating, wat betekent dat het slechts een deel van het licht reflecteert, terwijl het andere licht kan doordringen. Het doordringende licht is de laser.