1. लेजर उत्पादन का सिद्धांत
परमाणु संरचना एक छोटे सौर मंडल की तरह है, जिसके मध्य में परमाणु नाभिक है। इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक के चारों ओर लगातार घूम रहे हैं, और परमाणु नाभिक भी लगातार घूम रहा है।
नाभिक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से बना होता है। प्रोटॉन धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं और न्यूट्रॉन अनावेशित होते हैं। संपूर्ण नाभिक द्वारा वहन किए गए धनात्मक आवेशों की संख्या संपूर्ण इलेक्ट्रॉनों द्वारा वहन किए गए ऋणात्मक आवेशों की संख्या के बराबर होती है, इसलिए आम तौर पर परमाणु बाहरी दुनिया के प्रति तटस्थ होते हैं।
जहां तक परमाणु के द्रव्यमान का सवाल है, नाभिक परमाणु के अधिकांश द्रव्यमान को केंद्रित करता है, और सभी इलेक्ट्रॉनों द्वारा व्याप्त द्रव्यमान बहुत छोटा होता है। परमाणु संरचना में नाभिक केवल एक छोटी सी जगह घेरता है। इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं, और इलेक्ट्रॉनों के पास गतिविधि के लिए बहुत बड़ा स्थान होता है।
परमाणुओं में "आंतरिक ऊर्जा" होती है, जिसमें दो भाग होते हैं: एक यह कि इलेक्ट्रॉनों की एक परिक्रमा गति और एक निश्चित गतिज ऊर्जा होती है; दूसरा यह है कि नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक के बीच एक दूरी होती है, और एक निश्चित मात्रा में संभावित ऊर्जा होती है। सभी इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा और स्थितिज ऊर्जा का योग पूरे परमाणु की ऊर्जा होती है, जिसे परमाणु की आंतरिक ऊर्जा कहा जाता है।
सभी इलेक्ट्रॉन नाभिक के चारों ओर घूमते हैं; कभी-कभी नाभिक के निकट, इन इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा छोटी होती है; कभी-कभी नाभिक से दूर, इन इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा बड़ी होती है; घटना की संभावना के अनुसार, लोग इलेक्ट्रॉन परत को अलग-अलग "ऊर्जा स्तर" में विभाजित करते हैं; एक निश्चित "ऊर्जा स्तर" पर, कई इलेक्ट्रॉन बार-बार परिक्रमा कर सकते हैं, और प्रत्येक इलेक्ट्रॉन की एक निश्चित कक्षा नहीं होती है, लेकिन इन सभी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का स्तर समान होता है; "ऊर्जा स्तर" एक दूसरे से अलग-थलग हैं। हाँ, वे ऊर्जा स्तर के अनुसार पृथक हैं। "ऊर्जा स्तर" की अवधारणा न केवल इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा के अनुसार स्तरों में विभाजित करती है, बल्कि इलेक्ट्रॉनों की परिक्रमा को भी कई स्तरों में विभाजित करती है। संक्षेप में, एक परमाणु में कई ऊर्जा स्तर हो सकते हैं, और विभिन्न ऊर्जा स्तर विभिन्न ऊर्जाओं के अनुरूप होते हैं; कुछ इलेक्ट्रॉन "निम्न ऊर्जा स्तर" पर और कुछ इलेक्ट्रॉन "उच्च ऊर्जा स्तर" पर परिक्रमा करते हैं।
आजकल, मिडिल स्कूल की भौतिकी पुस्तकों में कुछ परमाणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन परत में इलेक्ट्रॉन वितरण के नियम और विभिन्न ऊर्जा स्तरों पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या को स्पष्ट रूप से चिह्नित किया गया है।
एक परमाणु प्रणाली में, इलेक्ट्रॉन मूल रूप से परतों में चलते हैं, कुछ परमाणु उच्च ऊर्जा स्तर पर और कुछ कम ऊर्जा स्तर पर होते हैं; क्योंकि परमाणु हमेशा बाहरी वातावरण (तापमान, बिजली, चुंबकत्व) से प्रभावित होते हैं, उच्च-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन अस्थिर होते हैं और कम ऊर्जा स्तर पर सहज संक्रमण करेंगे, इसका प्रभाव अवशोषित हो सकता है, या यह विशेष उत्तेजना प्रभाव पैदा कर सकता है और कारण बन सकता है। स्वत: उत्सर्जन"। इसलिए, परमाणु प्रणाली में, जब उच्च-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन निम्न-ऊर्जा स्तर पर संक्रमण करते हैं, तो दो अभिव्यक्तियाँ होंगी: "सहज उत्सर्जन" और "उत्तेजित उत्सर्जन"।
सहज विकिरण, उच्च-ऊर्जा अवस्था में इलेक्ट्रॉन अस्थिर होते हैं और, बाहरी वातावरण (तापमान, बिजली, चुंबकत्व) से प्रभावित होकर, अनायास कम-ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं, और अतिरिक्त ऊर्जा फोटॉन के रूप में विकिरणित होती है। इस प्रकार के विकिरण की विशेषता यह है कि प्रत्येक इलेक्ट्रॉन का संक्रमण स्वतंत्र रूप से होता है और यादृच्छिक होता है। विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के सहज उत्सर्जन की फोटॉन अवस्थाएँ भिन्न-भिन्न होती हैं। प्रकाश का स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन "असंगत" अवस्था में होता है और इसकी दिशाएँ बिखरी हुई होती हैं। हालाँकि, स्वतःस्फूर्त विकिरण में स्वयं परमाणुओं की विशेषताएं होती हैं, और विभिन्न परमाणुओं के स्वतःस्फूर्त विकिरण के स्पेक्ट्रा अलग-अलग होते हैं। इसके बारे में बोलते हुए, यह लोगों को भौतिकी में एक बुनियादी ज्ञान की याद दिलाता है, “किसी भी वस्तु में गर्मी विकीर्ण करने की क्षमता होती है, और वस्तु में विद्युत चुम्बकीय तरंगों को लगातार अवशोषित और उत्सर्जित करने की क्षमता होती है। ऊष्मा द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक निश्चित स्पेक्ट्रम वितरण होता है। यह स्पेक्ट्रम वितरण वस्तु के गुणों और उसके तापमान से संबंधित है। अत: तापीय विकिरण के अस्तित्व का कारण परमाणुओं का स्वतःस्फूर्त उत्सर्जन है।
उत्तेजित उत्सर्जन में, उच्च-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन "स्थितियों के लिए उपयुक्त फोटॉनों" के "उत्तेजना" या "प्रेरण" के तहत निम्न-ऊर्जा स्तर में परिवर्तित हो जाते हैं और घटना फोटॉन के समान आवृत्ति के एक फोटॉन को विकिरणित करते हैं। उत्तेजित विकिरण की सबसे बड़ी विशेषता यह है कि उत्तेजित विकिरण से उत्पन्न फोटोन की अवस्था बिल्कुल वैसी ही होती है जैसी कि उत्तेजित विकिरण उत्पन्न करने वाले आपतित फोटोन की होती है। वे एक "सुसंगत" स्थिति में हैं। उनकी आवृत्ति और दिशा समान है, और दोनों को अलग करना पूरी तरह से असंभव है। उनमें अंतर. इस प्रकार, एक उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से एक फोटॉन दो समान फोटॉन बन जाता है। इसका मतलब है कि प्रकाश तीव्र है, या "प्रवर्धित" है।
आइए अब फिर से विश्लेषण करें कि अधिक से अधिक बार उत्तेजित विकिरण प्राप्त करने के लिए किन परिस्थितियों की आवश्यकता है?
सामान्य परिस्थितियों में, उच्च ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या हमेशा निम्न ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या से कम होती है। यदि आप चाहते हैं कि परमाणु उत्तेजित विकिरण उत्पन्न करें, तो आप उच्च ऊर्जा स्तरों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ाना चाहते हैं, इसलिए आपको एक "पंप स्रोत" की आवश्यकता है, जिसका उद्देश्य अधिक उत्तेजित करना है। बहुत से निम्न-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन उच्च-ऊर्जा स्तरों पर पहुंच जाते हैं। , इसलिए उच्च-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉनों की संख्या निम्न-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉनों की संख्या से अधिक होगी, और एक "कण संख्या उत्क्रमण" घटित होगा। बहुत सारे उच्च-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉन बहुत कम समय के लिए ही रह सकते हैं। समय निम्न ऊर्जा स्तर पर पहुंच जाएगा, इसलिए विकिरण के उत्तेजित उत्सर्जन की संभावना बढ़ जाएगी।
बेशक, "पंप स्रोत" विभिन्न परमाणुओं के लिए निर्धारित है। यह इलेक्ट्रॉनों को "प्रतिध्वनि" बनाता है और अधिक निम्न-ऊर्जा स्तर के इलेक्ट्रॉनों को उच्च-ऊर्जा स्तर पर जाने की अनुमति देता है। पाठक मूलतः समझ सकते हैं कि लेज़र क्या है? लेजर का उत्पादन कैसे होता है? लेज़र "प्रकाश विकिरण" है जो एक विशिष्ट "पंप स्रोत" की क्रिया के तहत किसी वस्तु के परमाणुओं द्वारा "उत्तेजित" होता है। यह लेजर है.
पोस्ट समय: मई-27-2024
