Laser n'uburyo bwo kuyitunganya

1. Ihame ryo gukora laser

Imiterere ya atome imeze nk'urusobe rw'izuba ruto, rufite nucleus ya atome hagati. Electron zihora zizenguruka nucleus ya atome, kandi nucleus ya atome nayo ihora izenguruka.

Urugingo rugizwe na protoni na neutron. Protoni zifite amashanyarazi meza naho neutron ntizishyuzwa. Umubare w'amashanyarazi meza atwarwa n'urugingo rwose ungana n'umubare w'amashanyarazi mabi atwarwa na elektroni zose, bityo muri rusange atome ntizireba isi yo hanze.

Ku bijyanye n'uburemere bwa atome, nucleus yibanda ku buremere bwinshi bwa atome, kandi uburemere bufitwe na electron zose ni buto cyane. Mu miterere ya atome, nucleus yifata umwanya muto gusa. Electron zizenguruka nucleus, kandi electron zifite umwanya munini cyane wo gukora.

Atome zifite "ingufu z'imbere", zigizwe n'ibice bibiri: kimwe ni uko electron zifite umuvuduko wo kuzenguruka n'ingufu runaka za kinetike; ikindi ni uko hari intera iri hagati ya electron zifite ingufu mbi n'umubumbe ufite ingufu nziza, kandi hari ingano runaka y'ingufu zishobora kubaho. Igiteranyo cy'ingufu za kinetike n'ingufu zishobora kubaho za electron zose ni ingufu za atome yose, yitwa ingufu z'imbere za atome.

Elektroni zose zizenguruka impande z'umubumbe; rimwe na rimwe zegereye umubumbe, ingufu z'izi elektroni ziba nto; rimwe na rimwe kure y'umubumbe, ingufu z'izi elektroni ziba nini; bitewe n'amahirwe yo kubaho, abantu bagabanya urwego rwa elektroni mu "Urwego rw'Ingufu" zitandukanye; Ku "Urwego rw'Ingufu" runaka, hashobora kubaho elektroni nyinshi zizenguruka kenshi, kandi buri elektroni ntigira umurongo uhamye, ariko izi elektroni zose zifite urwego rumwe rw'ingufu; "Urwego rw'Ingufu" ziratandukanye. Yego, ziratandukanye hakurikijwe urwego rw'ingufu. Igitekerezo cy' "urwego rw'ingufu" ntikigabanya gusa elektroni mu nzego hakurikijwe ingufu, ahubwo kinagabanya umwanya wa elektroni mu nzego nyinshi. Muri make, atome ishobora kugira urwego rw'ingufu nyinshi, kandi urwego rw'ingufu zitandukanye ruhuye n'ingufu zitandukanye; elektroni zimwe zizenguruka ku "urwego rw'ingufu nke" na elektroni zimwe zizenguruka ku "urwego rw'ingufu nyinshi".

Muri iki gihe, ibitabo bya fiziki byo mu mashuri yisumbuye byagaragaje neza imiterere y’atomu zimwe na zimwe, amategeko agenga ikwirakwizwa rya electron muri buri urwego rwa electron, n’umubare wa electron ku rwego rw’ingufu zitandukanye.

Muri sisitemu ya atome, electron zigenda mu byiciro, zimwe muri atome ziri ku rwego rwo hejuru rw'ingufu n'izindi ku rwego rwo hasi rw'ingufu; kubera ko atome zihora zigira ingaruka ku bidukikije byo hanze (ubushyuhe, amashanyarazi, rukuruzi), electron zifite ingufu nyinshi ntizihindagurika kandi zizahinduka mu buryo butunguranye zijya ku rwego rwo hasi rw'ingufu, ingaruka zabyo zishobora kwinjirwa, cyangwa zishobora gutanga ingaruka zidasanzwe zo gukurura no gutera "ibyuka bitunguranye". Kubwibyo, muri sisitemu ya atome, iyo electron zifite ingufu nyinshi zigiye ku rwego rwo hasi rw'ingufu, hazabaho ibimenyetso bibiri: "ibyuka bitunguranye" na "ibyuka bitunguranye".

Imirasire yihuta, electron ziri mu miterere y’ingufu nyinshi ntizihindagurika kandi, zigirwaho ingaruka n’ibidukikije byo hanze (ubushyuhe, amashanyarazi, rukuruzi), zihita zijya mu miterere y’ingufu nke, kandi ingufu zirenze zigatangwa mu buryo bwa fotoni. Ikiranga ubwo bwoko bw’imirasire ni uko ihinduka rya buri electron rikorwa ku giti cyaryo kandi rikaba ritunguranye. Imiterere ya fotoni yo gusohora electron zitandukanye iratandukanye. Gusohora urumuri mu buryo butunguranye biri mu miterere "idafite aho ihuriye" kandi bifite icyerekezo gitatanye. Ariko, imirasire yihuta ifite imiterere ya atome ubwazo, kandi spectra y’imirasire yihuta ya atome zitandukanye iratandukanye. Tuvuze kuri ibi, byibutsa abantu ubumenyi bw’ibanze muri fiziki, "Ikintu icyo ari cyo cyose gifite ubushobozi bwo gusohora ubushyuhe, kandi ikintu gifite ubushobozi bwo guhora gifata no gusohora imiraba ya electromagnetic. Imiraba ya electromagnetic itangwa n’ubushyuhe ifite spectrum runaka ikwirakwira. Iyi spectrum Ikwirakwira ifitanye isano n’imiterere y’ikintu ubwacyo n’ubushyuhe bwacyo." Kubwibyo, impamvu yo kubaho k’imirasire y’ubushyuhe ni ugusohora atome mu buryo butunguranye.

Mu ibyuka bishyushye, electron zifite ingufu nyinshi zihinduka zikajya ku rwego rw'ingufu nkeya munsi y' "gukangura" cyangwa "gutera imbere" kwa "fotoni zikwiriye imiterere" kandi zigatanga fotoni ifite frequency imwe na fotoni y'ibyabaye. Ikintu gikomeye kiranga imirasire ishyushye ni uko fotoni zikorwa n'imirasire ishyushye zifite imiterere imwe neza na fotoni z'ibyabaye zikora imirasire ishyushye. Ziri mu mimerere "ihuje". Zifite frequency imwe n'icyerekezo kimwe, kandi ntibishoboka na gato gutandukanya itandukaniro riri hagati yazo. Muri ubu buryo, fotoni imwe iba fotoni ebyiri zisa binyuze mu ibyuka rimwe rishyushye. Ibi bivuze ko urumuri rwongerewe, cyangwa "rukarushaho kwiyongera".

Noneho reka twongere dusesengure, ni ibihe bintu bikenewe kugira ngo imirasire ikunze kuboneka irushaho gukururwa?

Mu bihe bisanzwe, umubare wa electron ziri ku rwego rwo hejuru rw'ingufu uhora uri munsi y'umubare wa electron ziri ku rwego rwo hasi rw'ingufu. Niba ushaka ko atome zikora imirasire ishyushye, ugomba kongera umubare wa electron ziri ku rwego rwo hejuru rw'ingufu, bityo ukeneye "isoko rya pompe", rigamije gukangura byinshi. Electron nyinshi cyane zifite ingufu nke zisimbuka zikagera ku rwego rwo hejuru rw'ingufu, bityo umubare wa electron zifite ingufu nyinshi uzaba munini kurusha umubare wa electron zifite ingufu nke, kandi "guhindura umubare w'uduce" bizabaho. Electron nyinshi zifite ingufu nyinshi zishobora kugumaho igihe gito cyane. Igihe kizazamuka kikagera ku rwego rwo hasi rw'ingufu, bityo amahirwe yo kohereza imirasire yiyongera.

Birumvikana ko "isoko ya pompe" igenewe atome zitandukanye. Ituma electron "zivuga" kandi zigatuma electron nyinshi zifite ingufu nke zijya ku rwego rwo hejuru rw'ingufu. Abasomyi bashobora gusobanukirwa muri make, laser ni iki? Laser ikorwa ite? Laser ni "imirasire y'urumuri" "ishishikazwa" n'atome z'ikintu kiri munsi y'igikorwa cy'"isoko ya pompe" runaka. Iyi ni laser.