Атом

Резерфорда
Постулаты Бора
Серии излучения атома водорода
Лазер

физиком Джозефом Джоном Томсоном, положительный заряд как бы размазан внутри

объема атома. В атом как бы вкраплены отдельные электроны, нейтрализующие положительный заряд.

открыл радиоактивность во время работ по исследованию фосфоресценции в солях

урана. Исследуя работу Рентгена, он завернул флюоресцирующий материал — уранилсульфат калия в непрозрачный материал вместе с фотопластинками, с тем, чтобы приготовиться к эксперименту, требующему яркого солнечного света. Однако ещё до осуществления эксперимента Беккерель обнаружил, что фотопластинки были полностью засвечены. Это открытие побудило Беккереля к исследованию спонтанного испускания ядерного излучения.

(ядерная) модель

и электроны на орбитах вокруг ядра - характер движения электронов определяется

действием кулоновских сил со стороны ядра - диаметр ядра в 100000 раз меньше диаметра атома - масса ядра составляет 99,4% от массы всего атома - заряд ядра составляет 99,4% от заряда всего атома - заряд ядра по модулю равен сумме зарядов электронов, поэтому атом в целом нейтрален.

Атом по Резерфорду

орбитам, среди которых разрешенными являются только определенные орбиты. Находясь на

них электрон не излучает.


При переходе электрона с орбиты с более высокой энергией на орбиту с более низкой энергией атом излучает квант энергии; при переходе электрона с орбиты с более низкой энергией на орбиту с более высокой энергией атом поглощает квант энергии.

которых разрешенными являются только определенные орбиты. Находясь на них электрон

не излучает.

n – главное квантовое число

энергией на орбиту с более низкой энергией атом излучает квант

энергии; при переходе электрона с орбиты с более низкой энергией на орбиту с более высокой энергией атом поглощает квант энергии.

атома

Михайлович Прохоров, а так же, независимо от них, американский физик

Чарльз Хард Таунс создают прибор под названием МАЗЕР. (Это начальные буквы словосочетания Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление микроволн с помощью вынужденного излучения). Этот прибор давал очень мощное излучение в инфракрасном диапазоне. За его создание Прохоров и Таунс в 1960 году получили Нобелевскую премию.

ЛАЗЕРЫ. (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – усиление

света с помощью вынужденного излучения). Их создателем является Теодор Гарольд Мейман. Все отличие лазеров от мазеров состоит в том, что мазеры излучают в инфракрасном диапазоне, а лазеры – в видимом диапазоне.

1 см и длиной 5 см и лампа накачки. Рубиновый

стержень представляет собой узкий цилиндр, одно основание которого зеркальное, а другое – полупрозрачное зеркало. (Рубин представляет собой кристалл в узлах кристаллической решетки которого стоят ионы алюминия и кислорода, но некоторые ионы алюминия заменены ионами хрома – Al O + Cr O .) Лампа накачки – это люминисцентная лампа заполненная инертным газом ксеноном, которая работает в импульсном режиме – она вспыхивает и гаснет миллионы раз за секунду.

2

2

3

3

около 500 нм – зеленый свет. Кванты этого излучения поглощаются

атомами хрома входящего в состав кристалла рубина и электроны в атомах поднимаются с первого уровня (он называется невозбужденным) на более высокие – возбужденные – уровни.

находится дольше, чем 10 исключение составляют так называемые

метастабильные уровни («мета» – много). Для атомов хрома метастабильным уровнем является 2-й энергетический уровень. На этом уровне электроны могут находится до 10 с – это достаточно долго по меркам атомной физики.
Таким образом электроны начинают «падать» с более высоких уровней на 2-й и там накапливаться. Возникает ситуация, когда во всех атомах хрома во всем кристалле рубина электроны находятся на одном и том же уровне.

-8

-3

электрона на первый энергетический уровень. Оно будет сопровождаться излучением кванта

энергии, который вызовет падение на основной (невозбужденный) уровень электрона из другого атома. Это падение так же вызовет появление кванта света, послужащего причиной перехода в основное состояние еще одного атома хрома – таким образом зародится фотонная лавина.

основной энергетический уровень могут быть направлены во все стороны, но

так как длина рубинового стержня много больше его толщины большая часть их будет направлена вдоль оси рубинового стержня. Только они смогут послужить причиной падения следующего электрона, – остальные фотоны просто покинут рубиновый стержень. Так как основания рубинового стержня - зеркальные, фотоны будут отражаться от них и перемещаться внутри стержня туда – обратно. Таким образом фотонная лавина будет усиливаться – будет накапливаться все больше и больше фотонов.

фотонного пучка будет очень большая), что поток фотонов не отразится

от того основания рубинового стержня, которое представляет собой полупрозрачное зеркало, а пройдет сквозь него. Это и есть лазерный импульс – поток фотонов имеющих одну и ту же длину волны (так как все эти фотоны образовались при переходе электрона со 2-го на 1-й энергетический уровень в атоме хрома). Благодаря тому, что число фотонов с одинаковой длиной волны (она равна 694,3 нм – красный свет), а, следовательно, с одинаковой энергией, велико - мощность лазерного импульса очень большая.

секунды – время одной вспышки лампы

накачки.
Таким образом лазерное излучение – импульсное излучение, но мы не замечаем «мигания» лазерного луча, так как глаз человека не реагирует на столь быстрое мерцание.
Мощность таких лазеров равна 10 кВт. Если повысить число вспышек лампы накачки до 10 в секунду, то мощность повышается до 10 кВт.
Описанный выше лазер носит название «рубиновый», так как его основная деталь – рубиновый кристалл.

6

12

9

стержня в нем использовалась трубка заполненная смесью гелия и неона)
В

1963 году были изобретены полупроводниковые лазеры.
В настоящее время созданы жидкостные, химические (с использованием химических реакций), газодинамические (реактивная струя газа) лазеры.