१. लेजर उत्पादनको सिद्धान्त
आणविक संरचना एउटा सानो सौर्यमण्डल जस्तै छ, जसको बीचमा आणविक केन्द्रक हुन्छ। इलेक्ट्रोनहरू निरन्तर आणविक केन्द्रकको वरिपरि घुमिरहेका हुन्छन्, र आणविक केन्द्रक पनि निरन्तर घुमिरहेको हुन्छ।
न्यूक्लियस प्रोटोन र न्यूट्रोन मिलेर बनेको हुन्छ। प्रोटोनहरू धनात्मक रूपमा चार्ज हुन्छन् र न्यूट्रोनहरू चार्जरहित हुन्छन्। सम्पूर्ण न्यूक्लियसले बोकेको सकारात्मक चार्जको संख्या सम्पूर्ण इलेक्ट्रोनहरूले बोकेको नकारात्मक चार्जको संख्या बराबर हुन्छ, त्यसैले सामान्यतया परमाणुहरू बाहिरी संसारको लागि तटस्थ हुन्छन्।
जहाँसम्म परमाणुको द्रव्यमानको कुरा छ, केन्द्रकले परमाणुको अधिकांश द्रव्यमानलाई केन्द्रित गर्दछ, र सबै इलेक्ट्रोनहरूले ओगटेको द्रव्यमान धेरै सानो हुन्छ। परमाणु संरचनामा, केन्द्रकले सानो ठाउँ मात्र ओगटेको हुन्छ। इलेक्ट्रोनहरू केन्द्रकको वरिपरि घुम्छन्, र इलेक्ट्रोनहरूमा गतिविधिको लागि धेरै ठूलो ठाउँ हुन्छ।
परमाणुहरूमा "आन्तरिक ऊर्जा" हुन्छ, जसमा दुई भाग हुन्छन्: एउटा भनेको इलेक्ट्रोनहरूको परिक्रमा गति र निश्चित गतिज ऊर्जा हुन्छ; अर्को भनेको नकारात्मक रूपमा चार्ज गरिएका इलेक्ट्रोनहरू र धनात्मक रूपमा चार्ज गरिएका केन्द्रकहरू बीचको दूरी हुन्छ, र निश्चित मात्रामा सम्भाव्य ऊर्जा हुन्छ। सबै इलेक्ट्रोनहरूको गतिज ऊर्जा र सम्भाव्य ऊर्जाको योगफल सम्पूर्ण परमाणुको ऊर्जा हो, जसलाई परमाणुको आन्तरिक ऊर्जा भनिन्छ।
सबै इलेक्ट्रोनहरू केन्द्रक वरिपरि घुम्छन्; कहिलेकाहीं केन्द्रकको नजिक, यी इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा सानो हुन्छ; कहिलेकाहीं केन्द्रकबाट टाढा, यी इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जा ठूलो हुन्छ; घटनाको सम्भावना अनुसार, मानिसहरूले इलेक्ट्रोन तहलाई विभिन्न "ऊर्जा स्तर" मा विभाजन गर्छन्; निश्चित "ऊर्जा स्तर" मा, धेरै इलेक्ट्रोनहरू बारम्बार परिक्रमा गरिरहेका हुन सक्छन्, र प्रत्येक इलेक्ट्रोनको निश्चित कक्षा हुँदैन, तर यी सबै इलेक्ट्रोनहरूको ऊर्जाको स्तर समान हुन्छ; "ऊर्जा स्तरहरू" एकअर्काबाट अलग हुन्छन्। हो, तिनीहरू ऊर्जा स्तर अनुसार अलग हुन्छन्। "ऊर्जा स्तर" को अवधारणाले ऊर्जा अनुसार इलेक्ट्रोनहरूलाई स्तरहरूमा मात्र विभाजन गर्दैन, तर इलेक्ट्रोनहरूको परिक्रमा गर्ने ठाउँलाई पनि धेरै स्तरहरूमा विभाजन गर्दछ। छोटकरीमा, एउटा परमाणुमा धेरै ऊर्जा स्तरहरू हुन सक्छन्, र फरक ऊर्जा स्तरहरू फरक ऊर्जाहरूसँग मेल खान्छ; केही इलेक्ट्रोनहरू "कम ऊर्जा स्तर" मा परिक्रमा गर्छन् र केही इलेक्ट्रोनहरू "उच्च ऊर्जा स्तर" मा परिक्रमा गर्छन्।
आजकल, माध्यमिक विद्यालयको भौतिकशास्त्रका पुस्तकहरूमा निश्चित परमाणुहरूको संरचनात्मक विशेषताहरू, प्रत्येक इलेक्ट्रोन तहमा इलेक्ट्रोन वितरणका नियमहरू, र विभिन्न ऊर्जा स्तरहरूमा इलेक्ट्रोनहरूको संख्या स्पष्ट रूपमा चिन्ह लगाइएको छ।
परमाणु प्रणालीमा, इलेक्ट्रोनहरू मूल रूपमा तहहरूमा सर्छन्, केही परमाणुहरू उच्च ऊर्जा स्तरमा र केही कम ऊर्जा स्तरमा हुन्छन्; किनभने परमाणुहरू सधैं बाह्य वातावरण (तापमान, बिजुली, चुम्बकत्व) बाट प्रभावित हुन्छन्, उच्च-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरू अस्थिर हुन्छन् र कम ऊर्जा स्तरमा स्वतः संक्रमण हुनेछन्, यसको प्रभाव अवशोषित हुन सक्छ, वा यसले विशेष उत्तेजना प्रभावहरू उत्पादन गर्न सक्छ र "स्वयंस्फूर्त उत्सर्जन" निम्त्याउन सक्छ। त्यसकारण, परमाणु प्रणालीमा, जब उच्च-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरू कम-ऊर्जा स्तरमा संक्रमण हुन्छन्, त्यहाँ दुई अभिव्यक्तिहरू हुनेछन्: "स्वयंस्फूर्त उत्सर्जन" र "उत्तेजित उत्सर्जन"।
स्वतःस्फूर्त विकिरण, उच्च-ऊर्जा अवस्थाहरूमा इलेक्ट्रोनहरू अस्थिर हुन्छन् र बाह्य वातावरण (तापमान, बिजुली, चुम्बकत्व) बाट प्रभावित भएर, स्वतःस्फूर्त रूपमा कम-ऊर्जा अवस्थाहरूमा सर्छन्, र अतिरिक्त ऊर्जा फोटोनको रूपमा विकिरण हुन्छ। यस प्रकारको विकिरणको विशेषता भनेको प्रत्येक इलेक्ट्रोनको संक्रमण स्वतन्त्र रूपमा गरिन्छ र अनियमित हुन्छ। विभिन्न इलेक्ट्रोनहरूको स्वतःस्फूर्त उत्सर्जनको फोटोन अवस्थाहरू फरक हुन्छन्। प्रकाशको स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन "असंगत" अवस्थामा हुन्छ र छरिएका दिशाहरू हुन्छन्। यद्यपि, स्वतःस्फूर्त विकिरणमा परमाणुहरूको विशेषताहरू हुन्छन्, र विभिन्न परमाणुहरूको स्वतःस्फूर्त विकिरणको स्पेक्ट्रा फरक हुन्छ। यसको बारेमा बोल्दा, यसले मानिसहरूलाई भौतिकशास्त्रको आधारभूत ज्ञानको सम्झना गराउँछ, "कुनै पनि वस्तुमा ताप विकिरण गर्ने क्षमता हुन्छ, र वस्तुमा विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू निरन्तर अवशोषित र उत्सर्जन गर्ने क्षमता हुन्छ। तापद्वारा विकिरणित विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको निश्चित स्पेक्ट्रम वितरण हुन्छ। यो स्पेक्ट्रम वितरण वस्तुको गुण र यसको तापक्रमसँग सम्बन्धित छ।" त्यसकारण, थर्मल विकिरणको अस्तित्वको कारण परमाणुहरूको स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन हो।
उत्तेजित उत्सर्जनमा, उच्च-ऊर्जा स्तरको इलेक्ट्रोनहरू "अवस्थाहरूको लागि उपयुक्त फोटोनहरू" को "उत्तेजना" वा "प्रेरणा" अन्तर्गत कम-ऊर्जा स्तरमा संक्रमण गर्छन् र घटना फोटोन जस्तै आवृत्तिको फोटोन विकिरण गर्छन्। उत्तेजित विकिरणको सबैभन्दा ठूलो विशेषता यो हो कि उत्तेजित विकिरणबाट उत्पन्न हुने फोटोनहरू उत्तेजित विकिरण उत्पन्न गर्ने घटना फोटोनहरू जस्तै अवस्था हुन्छन्। तिनीहरू "सुसंगत" अवस्थामा हुन्छन्। तिनीहरूको समान आवृत्ति र एउटै दिशा हुन्छ, र ती दुई बीचको भिन्नता छुट्याउन पूर्ण रूपमा असम्भव छ। यसरी, एउटा फोटोन एउटा उत्तेजित उत्सर्जन मार्फत दुई समान फोटोन बन्छ। यसको अर्थ प्रकाश तीव्र हुन्छ, वा "प्रवर्द्धित" हुन्छ।
अब फेरि विश्लेषण गरौं, धेरै भन्दा धेरै बारम्बार उत्तेजित विकिरण प्राप्त गर्न कस्ता अवस्थाहरू आवश्यक छन्?
सामान्य परिस्थितिमा, उच्च ऊर्जा स्तरमा इलेक्ट्रोनहरूको संख्या सधैं कम ऊर्जा स्तरमा इलेक्ट्रोनहरूको संख्या भन्दा कम हुन्छ। यदि तपाईं परमाणुहरूले उत्तेजित विकिरण उत्पादन गर्न चाहनुहुन्छ भने, तपाईं उच्च ऊर्जा स्तरमा इलेक्ट्रोनहरूको संख्या बढाउन चाहनुहुन्छ, त्यसैले तपाईंलाई "पम्प स्रोत" चाहिन्छ, जसको उद्देश्य बढी उत्तेजित गर्नु हो। धेरै कम-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरू उच्च-ऊर्जा स्तरमा उफ्रन्छन्, त्यसैले उच्च-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरूको संख्या कम-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरूको संख्या भन्दा बढी हुनेछ, र "कण संख्या उल्टो" हुनेछ। धेरै उच्च-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरू धेरै छोटो समयको लागि मात्र रहन सक्छन्। समय कम ऊर्जा स्तरमा उफ्रनेछ, त्यसैले विकिरणको उत्तेजित उत्सर्जनको सम्भावना बढ्नेछ।
अवश्य पनि, "पम्प स्रोत" फरक-फरक परमाणुहरूको लागि सेट गरिएको छ। यसले इलेक्ट्रोनहरूलाई "प्रतिध्वनित" बनाउँछ र कम-ऊर्जा स्तरका इलेक्ट्रोनहरूलाई उच्च-ऊर्जा स्तरमा जान अनुमति दिन्छ। पाठकहरूले मूल रूपमा बुझ्न सक्छन्, लेजर भनेको के हो? लेजर कसरी उत्पादन गरिन्छ? लेजर भनेको "प्रकाश विकिरण" हो जुन एक विशिष्ट "पम्प स्रोत" को कार्य अन्तर्गत वस्तुको परमाणुहरू द्वारा "उत्साहित" हुन्छ। यो लेजर हो।
पोस्ट समय: मे-२७-२०२४
