1. Prinsip pembangkitan laser
Struktur atomé kaya tata surya cilik, kanthi inti atom ing tengah. Elektron terus muter ngubengi inti atom, lan inti atom uga terus muter.
Inti atom kasusun saka proton lan neutron. Proton duwé muatan positif lan neutron ora duwé muatan. Cacahing muatan positif sing digawa déning kabèh inti atom padha karo cacahing muatan negatif sing digawa déning kabèh elektron, mula umumé atom netral marang jagad njaba.
Babagan massa atom, inti atom nglumpukake sebagian besar massa atom, lan massa sing dikuwasani kabeh elektron cilik banget. Ing struktur atom, inti atom mung ngenggoni papan sing cilik. Elektron muter ngubengi inti atom, lan elektron duwe papan sing luwih gedhe kanggo aktivitas.
Atom duwé "energi internal", sing kasusun saka rong bagéan: sing pertama yaiku elektron duwé kecepatan orbit lan energi kinetik tartamtu; sing liyané yaiku ana jarak antara elektron sing duwé muatan negatif lan inti sing duwé muatan positif, lan ana jumlah energi potensial tartamtu. Jumlah energi kinetik lan energi potensial kabèh elektron yaiku energi sakabèhé atom, sing diarani energi internal atom.
Kabeh elektron muter ngubengi inti; kadhangkala luwih cedhak karo inti, energi elektron iki luwih cilik; kadhangkala luwih adoh saka inti, energi elektron iki luwih gedhe; miturut kemungkinan kedadeyan, wong mbagi lapisan elektron dadi "Tingkat Energi" sing beda; Ing "Tingkat Energi" tartamtu, bisa uga ana pirang-pirang elektron sing kerep ngorbit, lan saben elektron ora duwe orbit sing tetep, nanging kabeh elektron iki duwe tingkat energi sing padha; "Tingkat Energi" diisolasi saka siji liyane. Ya, kabeh mau diisolasi miturut tingkat energi. Konsep "tingkat energi" ora mung mbagi elektron dadi tingkat miturut energi, nanging uga mbagi ruang orbit elektron dadi pirang-pirang tingkat. Cekakipun, atom bisa uga duwe pirang-pirang tingkat energi, lan tingkat energi sing beda cocog karo energi sing beda; sawetara elektron ngorbit ing "tingkat energi sing endhek" lan sawetara elektron ngorbit ing "tingkat energi sing dhuwur".
Saiki, buku-buku fisika sekolah menengah wis nandhani kanthi cetha karakteristik struktural atom-atom tartamtu, aturan distribusi elektron ing saben lapisan elektron, lan jumlah elektron ing tingkat energi sing beda-beda.
Ing sistem atom, elektron umume obah ing lapisan-lapisan, kanthi sawetara atom ing tingkat energi dhuwur lan sawetara ing tingkat energi endhek; amarga atom mesthi kena pengaruh lingkungan njaba (suhu, listrik, magnet), elektron tingkat energi dhuwur ora stabil lan bakal transisi spontan menyang tingkat energi endhek, efek kasebut bisa diserep, utawa bisa ngasilake efek eksitasi khusus lan nyebabake "emisi spontan". Mulane, ing sistem atom, nalika elektron tingkat energi dhuwur transisi menyang tingkat energi endhek, bakal ana rong manifestasi: "emisi spontan" lan "emisi sing distimulasi".
Radiasi spontan, elektron ing kahanan energi dhuwur ora stabil lan, kena pengaruh lingkungan njaba (suhu, listrik, magnet), kanthi spontan migrasi menyang kahanan energi endhek, lan energi sing berlebihan dipancarake ing bentuk foton. Ciri khas radiasi iki yaiku transisi saben elektron ditindakake kanthi mandiri lan acak. Kahanan foton saka emisi spontan elektron sing beda-beda beda. Emisi spontan cahya ana ing kahanan "ora koheren" lan duwe arah sing kasebar. Nanging, radiasi spontan duwe ciri khas atom dhewe, lan spektrum radiasi spontan saka atom sing beda-beda beda. Ngomong babagan iki, iki ngelingake wong babagan kawruh dhasar ing fisika, "Sembarang obyek duwe kemampuan kanggo memancarake panas, lan obyek kasebut duwe kemampuan kanggo terus nyerep lan memancarake gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik sing dipancarake dening panas duwe distribusi spektrum tartamtu. Spektrum iki Distribusi kasebut ana gandhengane karo sifat obyek kasebut dhewe lan suhune." Mulane, alesan anane radiasi termal yaiku emisi spontan atom.
Ing emisi sing distimulasi, elektron tingkat energi dhuwur transisi menyang tingkat energi endhek ing sangisore "stimulasi" utawa "induksi" saka "foton sing cocog kanggo kahanan kasebut" lan memancarake foton kanthi frekuensi sing padha karo foton sing teka. Fitur paling gedhe saka radiasi sing distimulasi yaiku foton sing diasilake dening radiasi sing distimulasi duwe kahanan sing padha persis karo foton sing teka sing ngasilake radiasi sing distimulasi. Foton kasebut ana ing kahanan "koheren". Foton kasebut duwe frekuensi lan arah sing padha, lan pancen ora mungkin mbedakake loro bedane. Kanthi cara iki, siji foton dadi rong foton sing identik liwat siji emisi sing distimulasi. Iki tegese cahya diintensifkan, utawa "diperkuat".
Saiki ayo dianalisis maneh, kahanan apa sing dibutuhake supaya bisa entuk radiasi stimulasi sing luwih kerep lan luwih akeh?
Ing kahanan normal, jumlah elektron ing tingkat energi dhuwur mesthi luwih sithik tinimbang jumlah elektron ing tingkat energi endhek. Yen sampeyan pengin atom ngasilake radiasi sing dirangsang, sampeyan kudu nambah jumlah elektron ing tingkat energi dhuwur, mula sampeyan butuh "sumber pompa", sing tujuane kanggo ngrangsang luwih akeh elektron tingkat energi endhek sing mlumpat menyang tingkat energi dhuwur, mula jumlah elektron tingkat energi dhuwur bakal luwih akeh tinimbang jumlah elektron tingkat energi endhek, lan "pembalikan nomer partikel" bakal kedadeyan. Elektron tingkat energi dhuwur sing akeh banget mung bisa tetep sajrone wektu sing cendhak banget. Wektu bakal mlumpat menyang tingkat energi sing luwih endhek, mula kemungkinan emisi radiasi sing dirangsang bakal tambah.
Mesthi wae, "sumber pompa" disetel kanggo atom sing beda-beda. Iki ndadekake elektron "resonansi" lan ngidini luwih akeh elektron tingkat energi rendah mlumpat menyang tingkat energi dhuwur. Para pamaca bisa ngerti, apa iku laser? Kepiye carane laser diprodhuksi? Laser yaiku "radiasi cahya" sing "dirangsang" dening atom-atom obyek ing sangisore tumindak "sumber pompa" tartamtu. Iki laser.
Wektu kiriman: 27 Mei 2024
