1. Лазердик генерациялоо принциби
Атомдук түзүлүш ортосунда атом ядросу жайгашкан кичинекей күн системасына окшош. Электрондор атом ядросунун айланасында тынымсыз айланып турушат, ал эми атом ядросу да тынымсыз айланып турат.
Ядро протондордон жана нейтрондордон турат. Протондор оң заряддуу, ал эми нейтрондор зарядсыз. Бүтүндөй ядро тарабынан ташылган оң заряддардын саны бүтүндөй электрондор тарабынан ташылган терс заряддардын санына барабар, ошондуктан атомдор, адатта, тышкы дүйнөгө нейтралдуу болушат.
Атомдун массасына келсек, ядро атомдун массасынын көпчүлүк бөлүгүн топтойт жана бардык электрондор ээлеген масса өтө аз. Атомдук түзүлүштө ядро кичинекей гана мейкиндикти ээлейт. Электрондор ядронун айланасында айланышат жана электрондордун активдүүлүк үчүн мейкиндиги алда канча чоң.
Атомдордун "ички энергиясы" бар, ал эки бөлүктөн турат: биринчиси, электрондордун орбиталык ылдамдыгы жана белгилүү бир кинетикалык энергиясы бар; экинчиси, терс заряддалган электрондор менен оң заряддалган ядронун ортосунда аралык бар жана белгилүү бир өлчөмдөгү потенциалдык энергия бар. Бардык электрондордун кинетикалык энергиясы менен потенциалдык энергиясынын суммасы бүтүндөй атомдун энергиясын түзөт, ал атомдун ички энергиясы деп аталат.
Бардык электрондор ядронун айланасында айланат; кээде ядрого жакыныраак болгондо, бул электрондордун энергиясы кичине болот; кээде ядродон алысыраак болгондо, бул электрондордун энергиясы чоңураак болот; пайда болуу ыктымалдыгына жараша, адамдар электрондук катмарды ар кандай "энергия деңгээлине" бөлүшөт; белгилүү бир "энергия деңгээлинде" бир нече электрондор тез-тез айланып турушу мүмкүн жана ар бир электрондун туруктуу орбитасы жок, бирок бул электрондордун баарынын энергия деңгээли бирдей; "энергия деңгээлдери" бири-биринен обочолонгон. Ооба, алар энергия деңгээлдерине жараша обочолонгон. "Энергия деңгээли" түшүнүгү электрондорду энергиясына жараша деңгээлдерге бөлүп гана тим болбостон, электрондордун орбиталык мейкиндигин бир нече деңгээлге бөлөт. Кыскасы, атомдо бир нече энергия деңгээли болушу мүмкүн жана ар кандай энергия деңгээлдери ар кандай энергияларга туура келет; кээ бир электрондор "төмөнкү энергия деңгээлинде" жана кээ бир электрондор "жогорку энергия деңгээлинде" айланышат.
Азыркы учурда орто мектептин физика китептеринде белгилүү бир атомдордун структуралык мүнөздөмөлөрү, ар бир электрондук катмардагы электрондордун таралуу эрежелери жана ар кандай энергия деңгээлдериндеги электрондордун саны так белгиленген.
Атомдук системада электрондор негизинен катмарлар боюнча кыймылдашат, кээ бир атомдор жогорку энергия деңгээлинде, ал эми кээ бирлери төмөнкү энергия деңгээлинде болот; атомдорго ар дайым тышкы чөйрө (температура, электр, магнетизм) таасир эткендиктен, жогорку энергия деңгээлиндеги электрондор туруксуз жана өзүнөн-өзү төмөнкү энергия деңгээлине өтсө, анын таасири сиңип кетиши мүмкүн же атайын дүүлүктүрүү эффекттерин пайда кылып, "өзүнөн-өзү эмиссия" пайда кылышы мүмкүн. Ошондуктан, атомдук системада жогорку энергия деңгээлиндеги электрондор төмөнкү энергия деңгээлине өткөндө эки көрүнүш болот: "өзүнөн-өзү эмиссия" жана "стимулдаштырылган эмиссия".
Спонтандык нурланууда жогорку энергиялуу абалдагы электрондор туруксуз жана тышкы чөйрөнүн (температура, электр, магнетизм) таасири астында спонтандык түрдө төмөнкү энергиялуу абалдарга өтөт, ал эми ашыкча энергия фотондор түрүндө нурланат. Бул типтеги нурлануунун өзгөчөлүгү - ар бир электрондун өтүшү өз алдынча жана кокустук түрдө жүргүзүлөт. Ар кандай электрондордун спонтандык нурлануусунун фотондук абалдары ар башка. Жарыктын спонтандык нурлануусу "когеренттүү эмес" абалда болот жана чачыранды багыттарга ээ. Бирок, спонтандык нурлануу атомдордун өзүнүн мүнөздөмөлөрүнө ээ, ал эми ар кандай атомдордун спонтандык нурлануу спектрлери ар башка. Бул тууралуу айтканда, адамдарга физикадагы негизги билимди эске салат: "Ар кандай объект жылуулукту нурлантуу жөндөмүнө ээ, ал эми объект электромагниттик толкундарды тынымсыз сиңирип жана чыгаруу жөндөмүнө ээ. Жылуулук менен нурланган электромагниттик толкундар белгилүү бир спектрдик бөлүштүрүүгө ээ. Бул спектрдин бөлүштүрүлүшү объекттин өзүнүн касиеттери жана анын температурасы менен байланыштуу". Ошондуктан, жылуулук нурлануунун болушунун себеби - атомдордун спонтандык нурлануусу.
Стимулданган эмиссияда жогорку энергиялуу деңгээлдеги электрондор "шарттарга ылайыктуу фотондордун" "стимуляциясы" же "индукциясы" астында төмөнкү энергиялуу деңгээлге өтүп, түшкөн фотон менен бирдей жыштыктагы фотонду нурлантат. Стимулданган нурлануунун эң чоң өзгөчөлүгү - стимулданган нурлануудан пайда болгон фотондор стимулданган нурланууну пайда кылган түшкөн фотондор менен бирдей абалда болот. Алар "когеренттүү" абалда. Алардын жыштыгы жана багыты бирдей жана экөөнүн ортосундагы айырмачылыктарды айырмалоо таптакыр мүмкүн эмес. Ошентип, бир фотон бир стимулданган эмиссия аркылуу эки бирдей фотонго айланат. Бул жарыктын күчөгөнүн же "күчөгөнүн" билдирет.
Эми кайрадан талдап көрөлү, барган сайын тез-тез стимулдаштырылган нурланууну алуу үчүн кандай шарттар керек?
Кадимки шарттарда, жогорку энергия деңгээлдериндеги электрондордун саны ар дайым төмөнкү энергия деңгээлдериндеги электрондордун санынан аз болот. Эгер сиз атомдордун стимулданган нурланууну пайда кылышын кааласаңыз, жогорку энергия деңгээлдериндеги электрондордун санын көбөйтүшүңүз керек, андыктан сизге көбүрөөк стимулдаштыруучу "насос булагы" керек. Өтө көп төмөнкү энергия деңгээлиндеги электрондор жогорку энергия деңгээлине секиришет, ошондуктан жогорку энергия деңгээлиндеги электрондордун саны төмөнкү энергия деңгээлиндеги электрондордун санынан көп болот жана "бөлүкчөлөрдүн санынын тескери бурулушу" пайда болот. Өтө көп жогорку энергия деңгээлиндеги электрондор өтө кыска убакытка гана кала алышат. Убакыт төмөнкү энергия деңгээлине секирет, андыктан стимулданган нурлануунун эмиссиясынын мүмкүнчүлүгү жогорулайт.
Албетте, "насос булагы" ар кандай атомдор үчүн орнотулган. Ал электрондордун "резонанс жаратышына" жана көбүрөөк аз энергиялуу деңгээлдеги электрондордун жогорку энергиялуу деңгээлдерге секирүүсүнө мүмкүндүк берет. Окурмандар негизинен лазер деген эмне экенин түшүнө алышат. Лазер кантип өндүрүлөт? Лазер - бул белгилүү бир "насос булагынын" таасири астында объекттин атомдору тарабынан "дүүлүктүрүлгөн" "жарык нурлануусу". Бул лазер.
Жарыяланган убактысы: 2024-жылдын 27-майы
