1. Lazer generasiyası prinsipi
Atom quruluşu ortasında atom nüvəsi olan kiçik bir günəş sisteminə bənzəyir. Elektronlar daim atom nüvəsi ətrafında fırlanır və atom nüvəsi də daim fırlanır.
Nüvə proton və neytronlardan ibarətdir. Protonlar müsbət yüklü, neytronlar isə yüksüzdür. Bütün nüvənin daşıdığı müsbət yüklərin sayı bütün elektronların daşıdığı mənfi yüklərin sayına bərabərdir, buna görə də ümumiyyətlə atomlar xarici dünyaya qarşı neytraldır.
Atom kütləsinə gəldikdə, nüvə atom kütləsinin çox hissəsini cəmləşdirir və bütün elektronların tutduğu kütlə çox azdır. Atom quruluşunda nüvə yalnız kiçik bir yer tutur. Elektronlar nüvə ətrafında fırlanır və elektronların aktivlik üçün daha böyük bir sahəsi var.
Atomların iki hissədən ibarət olan "daxili enerjisi" var: biri elektronların orbit sürətinə və müəyyən kinetik enerjiyə malik olmasıdır; digəri isə mənfi yüklü elektronlarla müsbət yüklü nüvə arasında məsafənin olması və müəyyən miqdarda potensial enerjinin olmasıdır. Bütün elektronların kinetik enerjisi ilə potensial enerjisinin cəmi bütün atomun enerjisidir ki, bu da atomun daxili enerjisi adlanır.
Bütün elektronlar nüvə ətrafında fırlanır; bəzən nüvəyə daha yaxın olduqda, bu elektronların enerjisi daha kiçik olur; bəzən nüvədən daha uzaq olduqda, bu elektronların enerjisi daha böyük olur; baş vermə ehtimalına görə, insanlar elektron təbəqəsini müxtəlif "Enerji Səviyyəsi"nə bölürlər; Müəyyən bir "Enerji Səviyyəsi"ndə tez-tez orbitdə fırlanan birdən çox elektron ola bilər və hər bir elektronun sabit orbiti yoxdur, lakin bu elektronların hamısının eyni enerji səviyyəsi var; "Enerji Səviyyələri" bir-birindən təcrid olunmuşdur. Bəli, onlar enerji səviyyələrinə görə təcrid olunmuşdur. "Enerji səviyyəsi" anlayışı yalnız elektronları enerjiyə görə səviyyələrə ayırmır, həm də elektronların orbit fəzasını birdən çox səviyyəyə bölür. Bir sözlə, bir atomun birdən çox enerji səviyyəsi ola bilər və fərqli enerji səviyyələri fərqli enerjilərə uyğun gəlir; bəzi elektronlar "aşağı enerji səviyyəsində", bəzi elektronlar isə "yüksək enerji səviyyəsində" orbitdə fırlanır.
Müasir dövrdə orta məktəb fizika kitablarında müəyyən atomların struktur xüsusiyyətləri, hər bir elektron təbəqəsində elektron paylanma qaydası və müxtəlif enerji səviyyələrində elektronların sayı aydın şəkildə qeyd olunub.
Atom sistemində elektronlar əsasən təbəqələr şəklində hərəkət edir, bəzi atomlar yüksək enerji səviyyələrində, bəziləri isə aşağı enerji səviyyələrində olur; atomlar həmişə xarici mühitdən (temperatur, elektrik, maqnetizm) təsirləndiyindən, yüksək enerji səviyyəli elektronlar qeyri-sabitdir və aşağı enerji səviyyəsinə kortəbii keçid zamanı onun təsiri udula bilər və ya xüsusi həyəcan effektləri yarada və "spontan emissiya"ya səbəb ola bilər. Buna görə də, atom sistemində yüksək enerji səviyyəli elektronlar aşağı enerji səviyyələrinə keçdikdə iki təzahür olacaq: "spontan emissiya" və "stimullaşdırılmış emissiya".
Spontan şüalanma zamanı yüksək enerjili vəziyyətlərdə elektronlar qeyri-sabitdir və xarici mühitin (temperatur, elektrik, maqnetizm) təsiri altında kortəbii olaraq aşağı enerjili vəziyyətlərə keçir və artıq enerji fotonlar şəklində şüalanır. Bu cür şüalanmanın xarakteristikası ondan ibarətdir ki, hər bir elektronun keçidi müstəqil şəkildə həyata keçirilir və təsadüfi olur. Müxtəlif elektronların kortəbii şüalanmasının foton vəziyyətləri fərqlidir. İşığın kortəbii şüalanması “qeyri-əlaqəli” vəziyyətdədir və səpələnmiş istiqamətlərə malikdir. Lakin, kortəbii şüalanma atomların öz xüsusiyyətlərinə malikdir və müxtəlif atomların kortəbii şüalanmasının spektrləri fərqlidir. Bu barədə danışarkən, insanlara fizikada əsas bilikləri xatırladır: “İstənilən cisim istilik şüalandırma qabiliyyətinə malikdir və cisim davamlı olaraq elektromaqnit dalğalarını udmaq və yaymaq qabiliyyətinə malikdir. İstiliklə şüalanan elektromaqnit dalğaları müəyyən bir spektr paylanmasına malikdir. Bu spektr Paylanma cismin özünün xüsusiyyətləri və onun temperaturu ilə əlaqədardır.” Buna görə də, istilik şüalanmasının mövcudluğunun səbəbi atomların kortəbii şüalanmasıdır.
Stimullaşdırılmış emissiyada, yüksək enerji səviyyəli elektronlar "şəraitə uyğun fotonların" "stimullaşdırılması" və ya "induksiyası" altında aşağı enerji səviyyəsinə keçir və düşən fotonla eyni tezlikdə bir foton şüalandırır. Stimullaşdırılmış şüalanmanın ən böyük xüsusiyyəti, stimullaşdırılmış şüalanma ilə yaranan fotonların stimullaşdırılmış şüalanma yaradan düşən fotonlarla tam eyni vəziyyətə malik olmasıdır. Onlar "koherent" vəziyyətdədirlər. Eyni tezliyə və eyni istiqamətə malikdirlər və bu iki fərqi ayırd etmək tamamilə mümkün deyil. Bu şəkildə, bir foton bir stimullaşdırılmış emissiya vasitəsilə iki eyni fotona çevrilir. Bu o deməkdir ki, işığın intensivləşməsi və ya "gücləndirilməsi".
İndi yenidən təhlil edək, daha tez-tez stimullaşdırılan şüalanma əldə etmək üçün hansı şərtlər lazımdır?
Normal şəraitdə, yüksək enerji səviyyələrindəki elektronların sayı həmişə aşağı enerji səviyyələrindəki elektronların sayından az olur. Atomların stimullaşdırılmış şüalanma istehsal etməsini istəyirsinizsə, yüksək enerji səviyyələrindəki elektronların sayını artırmaq istəyirsiniz, buna görə də məqsədi daha çox stimullaşdırmaq olan bir "nasos mənbəyi"nə ehtiyacınız var. Çoxlu aşağı enerji səviyyəli elektron yüksək enerji səviyyələrinə tullanır, buna görə də yüksək enerji səviyyəli elektronların sayı aşağı enerji səviyyəli elektronların sayından çox olacaq və "zərrəcik sayının tərsinə çevrilməsi" baş verəcək. Çoxlu yüksək enerji səviyyəli elektronlar yalnız çox qısa müddət qala bilər. Zaman daha aşağı enerji səviyyəsinə tullanacaq, buna görə də stimullaşdırılmış şüalanma emissiyası ehtimalı artacaq.
Əlbəttə ki, "nasos mənbəyi" müxtəlif atomlar üçün təyin olunub. Bu, elektronların "rezonans doğurmasına" və daha çox aşağı enerji səviyyəli elektronların yüksək enerji səviyyələrinə keçməsinə imkan verir. Oxucular əsasən başa düşə bilərlər ki, lazer nədir? Lazer necə istehsal olunur? Lazer müəyyən bir "nasos mənbəyinin" təsiri altında bir cismin atomları tərəfindən "həyəcanlandırılan" "işıq şüalanmasıdır". Bu, lazerdir.
Yayımlanma vaxtı: 27 may 2024
