Fl-1960, l-ewwel laser artifiċjali fid-dinja mtaqqab it-trankwillità tal-Kalifornjan Sis Lab, u l-ruby laser ivvintat minn Theodore Mehman fetaħ il-bieb għall-ħolqien uman ta 'lejżers u l-użu ta' lejżers biex tittrasforma d-dinja. Sa mill-aħħar ħamsin sena, l-iżvilupp tax-xjenza tal-lejżer kien mgħaġġel, u l-popolarizzazzjoni u l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-laser daħlu wkoll fil-ħajja tan-nies mill-aspetti kollha. Imma ħafna nies biss jafu li l-lejżers għandhom tali għan, imma ma jafux kif ġej il-lejżer. Għalhekk, dan l-artikolu jispjega l-prinċipju tal-formazzjoni tal-lejżer f'lingwa relattivament komuni.
Biex tifhem il-prinċipju tal-formazzjoni tal-lejżer, l-ewwel tifhem x'inhu l-livell tal-enerġija. F'termini sempliċi, livell ta 'enerġija huwa stat li fih kull atomu (attwalment elettroni ekstra-nukleari) iġorr ċertu ammont ta' enerġija, u livelli ta 'enerġija differenti jindikaw li l-enerġija ttrasportata mill-atomu hija differenti. Iktar ma jkun għoli l-livell ta 'enerġija, iktar tkun għolja l-enerġija ta' l-elettroni ekstranukleari, u iktar ikun faċli li titneħħa mill-nukleu. Għall-fini ta ’fehim, l-iktar atomu sempliċi ta’ idroġenu ta ’l-istruttura atomika jittieħed bħala eżempju.
n tirrappreżenta numru kwantitattiv li jikkorrispondi għal-livell ta 'enerġija E ta' l-atomu. Meta n = 1, tindika l-livell ta 'enerġija fl-istat stabbli ta' l-atomu ta 'l-idroġenu, li jissejjaħ l-istat ta' l-art (livell E1). n = 2, 3, 4, eċċ. jissejħu stati eċċitati (livell ta 'enerġija E2, livell ta' enerġija E3, livell ta 'enerġija E4, eċċ.). Skont it-teorija tal-fiżiċista Daniż Bohr, meta l-atomu jkun fi stat terz stabbli, jekk ikun eċċitat mid-dinja ta 'barra u jassorbi l-enerġija esterna korrispondenti, se jaqbeż għal livell ogħla ta' enerġija biex jifforma stat eċċitat. L-atomu huwa instabbli fl-istat eċitat. Meta l-atomu jkun fl-istat eċċitati, huwa spontanjament jgħaddi għal-livell ta 'enerġija aktar baxx. Wara transizzjoni waħda jew aktar għall-istat terren, l-enerġija korrispondenti tiġi rilaxxata matul it-transizzjoni għal-livell ta 'enerġija baxxa. Din l-enerġija korrispondenti teżisti fil-forma ta 'fotoni ta' ċerta frekwenza, li jistgħu jiġu kkalkulati mill-valur fuq in-naħa tal-lemin tad-dijagramma tal-livell ta 'enerġija, u l-enerġija tal-foton E = hν = Em-En. h huwa l-valur fiss imkejjel mill-fiżiku (il-kostanti ta 'Planck), ν hija l-frekwenza tal-foton (il-frekwenza li biha l-foton jiġi rilaxxat mill-istat eċċitati għall-istat terren, li hija l-frekwenza tad-dawl rradjat estern, li huwa l-laser meta jiġi ffurmat il-laser. Il-frekwenza, li tiddetermina t-tul tal-mewġ tal-laser λ = c / ν, c hija l-veloċità tad-dawl).
Wara li nifhmu l-istruttura tal-livell tal-enerġija, ejja naraw kif inhu ffurmat il-lejżer. Għall-fini ta ’fehim faċli, l-iktar sempliċi ruby laser jittieħed bħala eżempju. Il-laser ruby huwa laser solidu. Is-sustanza tax-xogħol hija strixxa tar-ruby. Il-matriċi tal-kristall hija Al2O3, li hija miżjuda b '0.05% ta' Cr2O3. L-azzjoni bil-laser fil-ruby tinkiseb permezz tal-proċess ta 'emissjoni stimulata ta' Cr3 + (jonju tal-kromju), għalhekk Cr3 + huwa spiss imsejjaħ il-jone attivanti, li huwa l- "korp" tal-lejżer prodott fil-ruby. Il-komponent ewlieni tar-ruby, alumina, huwa biss matriċi li fiha joni tal-kromju, li għandha biss effett indirett fuq l-azzjoni tal-laser. L-istruttura tal-livell tal-enerġija tiegħu hija kif muri:
Meta d-dawl tal-pompa idawwal ir-ruby, il-jone Cr3 + fl-istat terz jassorbi d-dawl ta 'wavelength speċifika u jgħaddi għal-livell E3. Il-jone Cr3 + għandu ħajja qasira ħafna f'dan il-livell ta 'enerġija (instabbli ħafna, madwar 10-9 s), u għalhekk jgħaddi malajr mit-transizzjoni tar-Radjazzjoni (transizzjoni bla radjazzjoni tirreferi għall-iskambju ta' enerġija mad-dinja ta 'barra bil-kolliżjoni atomika, \ t jiġifieri, il-moviment termali ġewwa l-kristall, sabiex il-livell tal-enerġija jinbidel, la jarmi u lanqas jassorbi l-fotoni) jgħaddi għal-livell E2. Il-livell ta 'enerġija E2 għandu ħajja twila (madwar 3ms), imsejħa l-livell ta' enerġija metastabbli, li fih jistgħu jinġabru iktar joni Cr3 +. Meta l-pompa esterna tkun b'saħħitha biżżejjed, hija ffurmata inverżjoni tal-popolazzjoni bejn il-livell E2 u l-livell E1, jiġifieri, in-numru ta 'joni Cr3 + fuq il-livell E2 huwa akbar mil-livell E1. Wara li l-inverżjoni tal-popolazzjoni tkun realizzata, kull foton estern b'enerġija hν ser jeċċita atomu fil-livell E2 biex jagħmilha transizzjoni għall-istat terren, u jirrilaxxa foton b'enerġija hν, u l-enerġija totali tal-foton tinbidel għal 2, 2 bidliet 4, 4 bidliet 8 ... biex b'hekk jinkiseb il-proċess stimulat ta 'amplifikazzjoni (qligħ) tar-radjazzjoni. Peress li l-kavità ottika għandha telf fuq il-gwadann ottiku, il-lejżer huwa prodott biss meta l-qligħ tal-amplifikazzjoni tar-radjazzjoni stimulata huwa akbar mid-diversi telf fil-laser.
