1. Laser sorreraren printzipioa
Egitura atomikoa eguzki-sistema txiki baten antzekoa da, nukleo atomikoa erdian duela. Elektroiak etengabe biratzen ari dira nukleo atomikoaren inguruan, eta nukleo atomikoa ere etengabe biratzen ari da.
Nukleoa protoi eta neutroiez osatuta dago. Protoiak positiboki kargatuta daude eta neutroiak kargarik gabe. Nukleo osoak daraman karga positiboen kopurua elektroi osoek daramaten karga negatiboen kopuruaren berdina da, beraz, oro har, atomoak neutroak dira kanpoko munduarekiko.
Atomo baten masari dagokionez, nukleoak kontzentratzen du atomoaren masa gehiena, eta elektroi guztiek okupatzen duten masa oso txikia da. Egitura atomikoan, nukleoak espazio txiki bat baino ez du hartzen. Elektroiak nukleoaren inguruan biratzen dira, eta elektroiek askoz espazio handiagoa dute jarduerarako.
Atomoek "barne-energia" dute, eta bi zati ditu: bata, elektroiek orbita-abiadura bat eta energia zinetiko jakin bat dute; bestea, karga negatiboa duten elektroien eta karga positibo duen nukleoaren artean distantzia bat dago, eta energia potentzial kopuru jakin bat dago. Elektroi guztien energia zinetikoaren eta energia potentzialaren batura atomo osoaren energia da, eta horri atomoaren barne-energia deritzo.
Elektroi guztiak nukleoaren inguruan biratzen dira; batzuetan nukleotik hurbilago, elektroi hauen energia txikiagoa da; batzuetan nukleotik urrunago, elektroi hauen energia handiagoa da; agertzeko probabilitatearen arabera, jendeak elektroi geruza "Energia Maila" desberdinetan banatzen du; "Energia Maila" jakin batean, hainbat elektroi maiz orbitatzen egon daitezke, eta elektroi bakoitzak ez du orbita finkorik, baina elektroi horiek guztiek energia maila bera dute; "Energia Mailak" elkarrengandik isolatuta daude. Bai, energia mailen arabera isolatuta daude. "Energia maila" kontzeptuak ez ditu elektroiak energiaren arabera mailetan banatzen bakarrik, baita elektroien orbita espazioa maila anitzetan ere. Laburbilduz, atomo batek energia maila anitz izan ditzake, eta energia maila desberdinei dagozkie; elektroi batzuk "energia maila baxu" batean orbitatzen dira eta beste batzuk "energia maila altu" batean.
Gaur egun, erdi mailako fisikako liburuek argi eta garbi markatu dituzte atomo batzuen egitura-ezaugarriak, elektroi-geruza bakoitzean elektroi-banaketaren arauak eta energia-maila desberdinetan dauden elektroi-kopurua.
Sistema atomiko batean, elektroiak geruzatan mugitzen dira funtsean, atomo batzuk energia-maila altuetan eta beste batzuk energia-maila baxuetan; atomoak beti kanpoko ingurunearen eraginpean daudenez (tenperatura, elektrizitatea, magnetismoa), energia-maila altuko elektroiak ezegonkorrak dira eta energia-maila baxu batera trantsizio espontaneoa egingo dute, haien efektua xurgatu daiteke, edo kitzikapen-efektu bereziak sor ditzake eta "igorpen espontaneoa" eragin. Beraz, sistema atomikoan, energia-maila altuko elektroiak energia-maila baxuetara igarotzen direnean, bi agerpen egongo dira: "igorpen espontaneoa" eta "igorpen estimulatua".
Erradiazio espontaneoa, energia handiko egoeretan dauden elektroiak ezegonkorrak dira eta, kanpoko ingurunearen eraginpean (tenperatura, elektrizitatea, magnetismoa), energia baxuko egoeretara migratzen dute espontaneoki, eta soberako energia fotoi moduan irradiatzen da. Erradiazio mota honen ezaugarria da elektroi bakoitzaren trantsizioa modu independentean egiten dela eta ausazkoa dela. Elektroi desberdinen igorpen espontaneoaren fotoi egoerak desberdinak dira. Argiaren igorpen espontaneoa "inkoherente" egoeran dago eta norabide sakabanatuak ditu. Hala ere, erradiazio espontaneoak atomoen beraren ezaugarriak ditu, eta atomo desberdinen erradiazio espontaneoaren espektroak desberdinak dira. Hori aipatuta, fisikako oinarrizko ezagutza bat gogorarazten du jendeari: "Edozein objektuk beroa irradiatzeko gaitasuna du, eta objektuak etengabe uhin elektromagnetikoak xurgatu eta igortzeko gaitasuna du. Beroak irradiatzen dituen uhin elektromagnetikoek espektro banaketa jakin bat dute. Espektro banaketa hori objektuaren beraren propietateekin eta bere tenperaturarekin lotuta dago". Beraz, erradiazio termikoaren existentziaren arrazoia atomoen igorpen espontaneoa da.
Igorpen estimulatuan, energia-maila altuko elektroiak energia-maila baxu batera igarotzen dira "baldintzetarako egokiak diren fotoien" "estimulazio" edo "indukzio"pean, eta fotoi erasotzailearen maiztasun bereko fotoi bat igortzen dute. Erradiazio estimulatuaren ezaugarririk handiena da erradiazio estimulatuak sortutako fotoiek erradiazio estimulatua sortzen duten fotoi erasotzaileen egoera bera dutela. "Egoera koherente" batean daude. Maiztasun bera eta norabide bera dute, eta guztiz ezinezkoa da bien arteko desberdintasunak bereiztea. Horrela, fotoi bat bi fotoi berdin bihurtzen dira igorpen estimulatu baten bidez. Horrek esan nahi du argia areagotu edo "anplifikatu" egiten dela.
Orain berriro aztertuko dugu, zer baldintza behar dira gero eta maizago estimulatutako erradiazioa lortzeko?
Normalean, energia-maila altuetan dauden elektroien kopurua beti da txikiagoa energia-maila baxuetan dauden elektroien kopurua baino. Atomoek erradiazio estimulatua sortzea nahi baduzu, energia-maila altuetan dauden elektroien kopurua handitu nahi duzu, beraz, "ponpa-iturri" bat behar duzu, zeinaren helburua energia-maila baxuko elektroi gehiegi energia-maila altuetara salto egiten duten, beraz, energia-maila altuetako elektroien kopurua energia-maila baxuko elektroien kopurua baino handiagoa izango da, eta "partikula-kopuruaren alderantzikatzea" gertatuko da. Energia-maila altuetako elektroi gehiegi denbora oso laburrean egon daitezke. Denborak energia-maila baxuago batera salto egingo du, beraz, erradiazio-igorpen estimulatuaren aukera handituko da.
Noski, "ponpaketa iturria" atomo desberdinetarako ezartzen da. Elektroiak "erresonatzen" ditu eta energia baxuko maila gehiagoko elektroi gehiago energia handiko mailetara salto egitea ahalbidetzen du. Irakurleek, funtsean, uler dezakete zer den laserra? Nola sortzen da laserra? Laserra objektu baten atomoek "ponpaketa iturri" espezifiko baten eraginpean "kitzikatzen" duten "argi-erradiazioa" da. Hau laserra da.
Argitaratze data: 2024ko maiatzaren 27a
