Le principe d'un laser
(1) bases atomiques.
Il n'y a qu'une centaine d'atomes différents dans l'univers, tout ce que l'on voit est une combinaison d'une centaine d'atomes d'une manière très finie, la disposition de ces atomes détermine la composition d'un verre d'eau, d'un métal ou d'une bulle dans un bouteille de soda! Un atome est un mouvement perpétuel.Ils vibrent, bougent et tournent, et même les atomes qui composent nos sièges sont constamment en mouvement.Le solide est en fait en mouvement! Les atomes ont plusieurs états d'excitation différents, en d'autres termes, ils ont des énergies différentes Si l'atome est doté d'une énergie suffisante, il peut passer du niveau d'énergie de l'état fondamental au niveau d'énergie de l'état excité.Les niveaux d'énergie des états excités dépendent de la quantité d'énergie donnée aux atomes par l'énergie thermique, l'énergie lumineuse et électricité.
(2) le principe de base des atomes formant des lasers.
Pensez à la structure de l'atome Même avec la technologie moderne, nous ne pouvons pas voir les orbitales discrètes des électrons, mais il est utile de penser à ces orbitales comme des atomes à différents niveaux d'énergie. , si nous chauffons les atomes, certains des électrons dans les orbitales à basse énergie pourraient être excités et sauter sur une orbite d'énergie plus élevée plus éloignée du noyau. l'électron saute sur une orbite d'énergie plus élevée, il doit encore retourner à l'état fondamental.Au cours du processus, les électrons libèrent de l'énergie sous forme de photons (une particule lumineuse). Par exemple, l'élément chauffant dans le four devient rouge vif et le rouge est le photon rouge émis par la chaleur des atomes.Lorsque vous regardez les images sur l'écran du téléviseur, vous voyez que les atomes de phosphore sont exposés aux différentes couleurs de lumière émise par e à grande vitesse Tout objet émettant de la lumière, y compris les lampes fluorescentes, les lampes à gaz et les ampoules à incandescence, est émis en changeant les orbitales d'électrons et en libérant des photons.
(3) la relation entre le laser et l'atome.
Un laser est un appareil qui contrôle la libération de photons émis par des atomes excités.&"Laser GG" est l'abréviation de l'amplification de la lumière par émission stimulée de rayonnement (amplification de la lumière par rayonnement stimulé) .Ce nom décrit brièvement le fonctionnement du laser.Bien qu'il existe de nombreux types de lasers, ils ont certaines caractéristiques de base.Dans le laser, le milieu laser doit être pompé pour exciter les atomes.En règle générale, les éclairs ou les décharges de haute intensité peuvent pomper des milieux excités, qui peuvent produire un grand nombre d'états excités (y compris des atomes d'électrons à haute énergie) .Le laser doit avoir un grand nombre d'atomes excités pour fonctionner efficacement En général, les atomes doivent être stimulés pour s'élever à deux ou trois niveaux d'énergie au-dessus de l'état fondamental, ce qui augmente le degré d'inversion du nombre de particules.L'inversion du nombre d'une particule est le nombre d'atomes dans un état excité et le nombre d'atomes dans l'état fondamental.Lorsque le milieu laser est pompé, il comprend un lot d'atomes avec des électrons excités.Les électrons excités ont une énergie plus élevée que les électrons de faible qualité.Tout comme el Les ectrons peuvent absorber une certaine quantité d'énergie à l'état excité, les électrons peuvent libérer cette énergie.Comme le montre la figure ci-dessous, les électrons peuvent libérer une partie de leur énergie tant qu'ils passent à un niveau inférieur.L'énergie libérée est transformée en un photon (énergie lumineuse) Le photon émis a une longueur d'onde (couleur) spécifique, qui dépend de l'état d'énergie de l'électron lorsque le photon est libéré.Deux atomes avec le même état d'électrons libèrent des photons de la même longueur d'onde.
(4) le laser laser est très différent de la lumière ordinaire.
Il présente les caractéristiques suivantes: l'émission du laser est monochromatique Un laser contient une lumière qui a une longueur d'onde spécifique (c'est-à-dire une couleur particulière) La longueur d'onde de la lumière est déterminée par l'énergie libérée par l'électron vers la basse énergie orbite Le laser émis a une bonne cohérence.Le laser a une meilleure structure, et chaque photon suit d'autres mouvements de photons.En d'autres termes, les ondes de tous les photons sont exactement les mêmes.Le laser a une bonne directivité.Le faisceau laser est compact, concentré Au lieu de cela, la lumière de la lampe de poche se disperse dans plusieurs directions, avec une énergie faible et une faible concentration.Pour atteindre ces trois caractéristiques, vous devez passer par un processus appelé émission stimulée.Ce phénomène est peu susceptible de se produire dans une lampe de poche normale car ses atomes sont des photons émis aléatoirement.Lorsqu'il est déclenché, l'atome est une émission organisée de photons.Un photon émis par un atome a une longueur d'onde spécifique, qui dépend de la différence en énergie entre l'état excité et l'état fondamental.Si le photon (avec une certaine énergie et phase) rencontre un autre atome et que l'atome a un électron dans le même état excité, il peut déclencher l'excitation.Le premier photon peut soit exciter ou conduire l'atome à émettre des photons, puis émettre des photons (les photons émis par le deuxième atome) qui vibrent à la même fréquence et dans la même direction que le photon entre dans le photon.Un autre composant clé du laser est une paire de miroirs, situés à extrémités opposées du milieu laser.Le photon d'une longueur d'onde et d'une phase particulières est réfléchi dans les deux sens entre le milieu laser à travers la réflexion du miroir aux deux extrémités.Au cours du processus, ils stimuleront plus d'électrons par orbite haute énergie - saut de piste énergétique, qui émet plus de la même longueur d'onde et phase de photons, qui aura alors une&"cascade GG"; effet, puis rassemblé rapidement un grand nombre de la même longueur d'onde dans le laser et la phase des photons.Un miroir sur un côté du laser UTILISE un&'semi-réfléchissant GG'; revêtement, ce qui signifie qu'il ne réfléchit qu'une partie de la lumière, tandis que l'autre lumière peut pénétrer. La lumière pénétrante est le laser.