¿Cómo se produce el láser? ¿Cuáles son los conceptos de fotones, electrones, moléculas, iones, átomos y partículas?
Láser (Láser) se refiere al proceso e instrumento que genera haces de luz colimados, monocromáticos y coherentes mediante la amplificación de la radiación estimulada y la retroalimentación necesaria. Básicamente, generar láser requiere "*** Hay tres elementos: "resonador. ", "medio de ganancia" y "fuente de bombeo".
Principio
El estado de movimiento de los átomos se puede dividir en Para diferentes niveles de energía, cuando un átomo pasa de un nivel de energía alto a un nivel de energía bajo, liberará fotones de la energía correspondiente (la llamada emisión espontánea). De manera similar, cuando un fotón incide en un sistema de nivel de energía y es absorbido por él, provocará que los átomos pasen de niveles de energía bajos a niveles de energía altos. niveles (la llamada absorción estimulada); luego, algunos de los átomos que pasan a niveles de energía altos pasarán a niveles de energía bajos y liberarán fotones (la llamada emisión estimulada). Estos movimientos no son aislados, sino que a menudo al mismo tiempo. Cuando creamos una condición, como usar un medio apropiado, una cavidad de oscilación y un campo eléctrico externo suficiente, la radiación estimulada se amplifica de modo que hay más absorciones estimuladas que absorción estimulada, entonces, en general, habrá fotones expulsados, por lo tanto. produciendo láser.
Clasificación
Según el medio que genera el láser, los láseres se pueden dividir en láseres líquidos, láseres de gas y láseres sólidos. El láser semiconductor más común en la actualidad es un tipo de. láser sólido.
Composición
La mayoría de los láseres se componen de tres partes: un sistema de excitación, una sustancia láser y una cavidad óptica resonante. El sistema de excitación es un dispositivo que genera energía óptica,. energía eléctrica o energía química. Los métodos de excitación utilizados actualmente incluyen principalmente iluminación, electricidad o reacciones químicas. Las sustancias láser son sustancias que pueden generar luz láser, como rubí, vidrio de berilio, neón, semiconductores, tintes orgánicos, etc. El control de resonancia óptica consiste en mejorar el brillo del láser de salida, ajustar y seleccionar la longitud de onda y la dirección del láser, etc.
Aplicación
El láser se utiliza ampliamente, principalmente comunicación por fibra. alcance láser, corte por láser, armas láser, discos compactos, etc.
Historia
En 1958, los científicos estadounidenses Shawlow y Townes descubrieron un fenómeno mágico: al iluminar la luz emitida por un Bombilla interna, cuando se coloca sobre un cristal de tierras raras, las moléculas del cristal emitirán una luz brillante y fuerte que siempre converge. Basándose en este fenómeno, propusieron el "principio del láser", es decir, cuando una sustancia es excitada por. La energía que es igual a la frecuencia de oscilación natural de sus moléculas producirá este tipo de luz fuerte no divergente: el láser, descubrieron un artículo importante para esto.
Después de los resultados de la investigación de Xiao Luo. y Towns, científicos de varios países propusieron varios planes experimentales, pero todos fracasaron. El 15 de mayo de 1960, Maiman, un científico del Laboratorio Hughes en California, EE. UU., anunció que había obtenido un láser con una longitud de onda de 0,6943. Este fue el primer láser jamás obtenido por la humanidad, y Maiman también se convirtió en el primer científico del mundo en introducir el láser en campos prácticos.
El 7 de julio de 1960, Maiman anunció el nacimiento del láser del mundo. El primer láser del plan de Maiman era utilizar un tubo de destello de alta intensidad para estimular los átomos de cromo en el cristal de color rubí, produciendo así un haz de luz roja bastante concentrado y delgado. Cuando se dirige a un cierto punto, puede alcanzar. una temperatura más alta que la superficie del sol.
El anterior científico soviético H.Γ Basov inventó el láser semiconductor en 1960. La estructura del láser semiconductor suele estar formada por una capa P, una capa N y una capa N. Capa activa que forma una doble heterounión. Sus características son: tamaño pequeño y alta eficiencia de acoplamiento, respuesta rápida, longitud de onda y tamaño adaptados al tamaño de la fibra óptica, se puede modular directamente y tiene buena coherencia.
Fotón: El nombre original es cuanto de luz (cuanto de luz), el cuanto de radiación electromagnética, que transmite la interacción electromagnética. Una partícula estándar, denotada como γ. Su masa en reposo es cero, no tiene carga, su energía es el producto de la de Planck. constante y la frecuencia de la radiación electromagnética, E=hv, corre a la velocidad de la luz c en el vacío, y su espín es 1, que es bosón
Electrón: una partícula elemental estable con una masa en reposo de 9,109×10^-31kg y una carga de -1,602×10^-19C En general, se refiere a un electrón negativo con carga negativa. Las antipartículas son positrones con carga positiva.
> Molécula: En química, una molécula es el nombre de una unidad básica de la materia.
Ión: Un átomo o molécula con una carga, o un grupo de átomos o moléculas combinados entre sí. Un ion cargado positivamente. llamados "iones positivos", los iones con carga negativa se denominan "iones negativos".
Átomo: la unidad más pequeña de un elemento está compuesta por un núcleo atómico y electrones que se mueven alrededor del núcleo.
Partícula: partícula (Partícula) se refiere al componente material más pequeño que puede existir en estado libre. Las primeras partículas descubiertas fueron los electrones y los protones. En 1932 se descubrieron los neutrones, lo que confirmó que los átomos están compuestos de electrones, protones y neutrones. . Son más potentes que los átomos. Por eso, los componentes materiales básicos se denominan partículas elementales. En el futuro se han descubierto cada vez más partículas de este tipo, con un total de más de cientos de especies, y existe una tendencia a aumentarlas. , algunas de estas partículas no se han descubierto en experimentos hasta ahora. Hay estructuras internas, y algunos experimentos con partículas muestran que tienen estructuras internas obvias. Parece que estas partículas no pertenecen al mismo nivel, por lo que el término partículas elementales. se convirtieron en historia y hoy se les llama colectivamente partículas.