1. Принсипи тавлиди лазер
Сохтори атомӣ ба системаи хурди офтобӣ монанд аст, ки дар мобайн ядрои атомӣ ҷойгир аст. Электронҳо пайваста дар атрофи ядрои атомӣ чарх мезананд ва ядрои атомӣ низ пайваста чарх мезанад.
Ҳаста аз протонҳо ва нейтронҳо иборат аст. Протонҳо заряди мусбат ва нейтронҳо бе заряд доранд. Шумораи зарядҳои мусбате, ки тамоми ҳаста интиқол медиҳад, ба шумораи зарядҳои манфии тамоми электронҳо баробар аст, аз ин рӯ, одатан атомҳо нисбат ба ҷаҳони беруна бетарафанд.
Аз нигоҳи массаи атом, ядро қисми зиёди массаи атомро ҷамъ мекунад ва массае, ки ҳамаи электронҳо ишғол мекунанд, хеле ночиз аст. Дар сохтори атом, ядро танҳо фазои ночизро ишғол мекунад. Электронҳо дар атрофи ядро гардиш мекунанд ва электронҳо фазои хеле калонтар барои фаъолият доранд.
Атомҳо «энергияи дохилӣ» доранд, ки аз ду қисм иборат аст: яке аз онҳо ин аст, ки электронҳо суръати мадор ва энергияи муайяни кинетикӣ доранд; дигаре ин аст, ки байни электронҳои зарядноки манфӣ ва ядрои зарядноки мусбат масофа вуҷуд дорад ва миқдори муайяни энергияи потенсиалӣ мавҷуд аст. Ҷамъи энергияи кинетикӣ ва энергияи потенсиалии ҳамаи электронҳо энергияи тамоми атом аст, ки энергияи дохилии атом номида мешавад.
Ҳамаи электронҳо дар атрофи ядро гардиш мекунанд; баъзан ба ядро наздиктар, энергияи ин электронҳо хурдтар аст; баъзан аз ядро дуртар, энергияи ин электронҳо калонтар аст; мувофиқи эҳтимолияти пайдоиш, одамон қабати электронро ба "Сатҳи энергия"-и гуногун тақсим мекунанд; Дар як "Сатҳи энергия"-и муайян, метавонад якчанд электрон зуд-зуд дар атрофи он давр зананд ва ҳар як электрон мадори муқаррарӣ надорад, аммо ин электронҳо ҳама сатҳи якхелаи энергия доранд; "Сатҳҳои энергия" аз якдигар ҷудо карда шудаанд. Бале, онҳо мувофиқи сатҳҳои энергия ҷудо карда шудаанд. Мафҳуми "сатҳи энергия" на танҳо электронҳоро ба сатҳҳо мувофиқи энергия тақсим мекунад, балки фазои мадори электронҳоро ба сатҳҳои гуногун низ тақсим мекунад. Хулоса, атом метавонад сатҳҳои сершумори энергия дошта бошад ва сатҳҳои гуногуни энергия ба энергияҳои гуногун мувофиқат мекунанд; баъзе электронҳо дар "сатҳи пасти энергия" ва баъзе электронҳо дар "сатҳи баланди энергия" дар мадор мегузаранд.
Имрӯзҳо, китобҳои физикаи мактаби миёна хусусиятҳои сохтории атомҳои муайян, қоидаҳои тақсимоти электронҳо дар ҳар як қабати электронӣ ва шумораи электронҳоро дар сатҳҳои гуногуни энергия ба таври возеҳ қайд кардаанд.
Дар системаи атомӣ, электронҳо асосан дар қабатҳо ҳаракат мекунанд, ки баъзе атомҳо дар сатҳҳои баланди энергия ва баъзеҳо дар сатҳҳои пасти энергия мебошанд; азбаски атомҳо ҳамеша аз муҳити беруна (ҳарорат, барқ, магнетизм) таъсир мегиранд, электронҳои сатҳи баланди энергия ноустуворанд ва ҳангоми гузариши худсарона ба сатҳи пасти энергия, таъсири он метавонад ҷаббида шавад ё он метавонад таъсири махсуси ангезишро ба вуҷуд орад ва боиси "эмиссияи худсарона" гардад. Аз ин рӯ, дар системаи атомӣ, вақте ки электронҳои сатҳи баланди энергия ба сатҳҳои пасти энергия мегузаранд, ду зуҳурот ба амал меоянд: "эмиссияи худсарона" ва "эмиссияи ангезишёфта".
Дар радиатсияи худсарона, электронҳо дар ҳолатҳои энергияи баланд ноустуворанд ва таҳти таъсири муҳити беруна (ҳарорат, барқ, магнетизм) худсарона ба ҳолатҳои энергияи паст мегузаранд ва энергияи зиёдатӣ дар шакли фотонҳо паҳн мешавад. Хусусияти ин намуди радиатсия дар он аст, ки гузариши ҳар як электрон мустақилона ва тасодуфӣ сурат мегирад. Ҳолатҳои фотонии партоби худсаронаи электронҳои гуногун гуногунанд. Партоби худсаронаи рӯшноӣ дар ҳолати "ноҳамоҳанг" қарор дорад ва самтҳои пароканда дорад. Аммо, радиатсияи худсарона хусусиятҳои худи атомҳоро дорад ва спектрҳои радиатсияи худсаронаи атомҳои гуногун гуногунанд. Дар ин бора сухан ронда, он ба одамон дониши асосиро дар физика хотиррасон мекунад: "Ҳар як объект қобилияти паҳн кардани гармиро дорад ва объект қобилияти ҷаббида ва паҳн кардани мавҷҳои электромагнитиро пайваста дорад. Мавҷҳои электромагнитӣ, ки аз гармӣ паҳн мешаванд, тақсимоти муайяни спектр доранд. Ин спектр Тақсимот бо хосиятҳои худи объект ва ҳарорати он алоқаманд аст." Аз ин рӯ, сабаби мавҷудияти радиатсияи гармӣ партоби худсаронаи атомҳо мебошад.
Дар партоби ангезанда, электронҳои сатҳи баланди энергия таҳти "ҳавасмандкунӣ" ё "индуксия"-и "фотонҳои мувофиқ барои шароит" ба сатҳи пасти энергия мегузаранд ва фотони ҳамон басомадро бо фотони афтида медурахшонанд. Хусусияти бузургтарини радиатсияи ангезанда дар он аст, ки фотонҳое, ки аз ҷониби радиатсияи ангезанда ба вуҷуд меоянд, маҳз ҳамон ҳолатро бо фотонҳои афтида доранд, ки радиатсияи ангезандаро ба вуҷуд меоранд. Онҳо дар ҳолати "когерентӣ" қарор доранд. Онҳо як басомад ва як самт доранд ва фарқ кардани ин ду тамоман ғайриимкон аст. Бо ин роҳ, як фотон тавассути як партоби ангезанда ба ду фотони якхела табдил меёбад. Ин маънои онро дорад, ки рӯшноӣ шиддат мегирад ё "тақвият меёбад".
Акнун биёед бори дигар таҳлил кунем, ки барои ба даст овардани радиатсияи бештар ва зуд-зуд ангехташаванда кадом шароит лозим аст?
Дар шароити муқаррарӣ, шумораи электронҳо дар сатҳҳои баланди энергия ҳамеша аз шумораи электронҳо дар сатҳҳои пасти энергия камтар аст. Агар шумо хоҳед, ки атомҳо радиатсияи ангезишёфтаро ба вуҷуд оранд, шумо мехоҳед шумораи электронҳоро дар сатҳҳои баланди энергия зиёд кунед, аз ин рӯ ба шумо "манбаи насос" лозим аст, ки ҳадафи он ҳавасмандкунии бештар аст. Шумораи зиёди электронҳои сатҳи пасти энергия ба сатҳҳои баланди энергия мегузаранд, аз ин рӯ шумораи электронҳои сатҳи баланди энергия аз шумораи электронҳои сатҳи пасти энергия зиёдтар хоҳад буд ва "бозгашти рақами зарраҳо" ба амал меояд. Шумораи зиёди электронҳои сатҳи баланди энергия танҳо барои муддати хеле кӯтоҳ боқӣ монда метавонанд. Вақт ба сатҳи пасти энергия мегузарад, аз ин рӯ эҳтимолияти партоби ангезишёфтаи радиатсия меафзояд.
Албатта, "манбаи насос" барои атомҳои гуногун муқаррар карда шудааст. Он электронҳоро "ҳамоҳанг" мекунад ва ба электронҳои сатҳи пасти энергия имкон медиҳад, ки ба сатҳҳои баландэнергия гузаранд. Хонандагон асосан метавонанд фаҳманд, ки лазер чист? Лазер чӣ гуна истеҳсол мешавад? Лазер "шуоъдиҳандаи рӯшноӣ" аст, ки аз ҷониби атомҳои объект таҳти таъсири "манбаи насоси мушаххас" "ба ҳаяҷон" оварда мешавад. Ин лазер аст.
Вақти нашр: 27 майи соли 2024
