Interprétation
Dans des circonstances normales, la plupart des particules sont à l'état fondamental. Pour que ces particules produisent un rayonnement, les particules dans l'état fondamental doivent être excitées à un niveau d'énergie plus élevé. En raison de la différence dans la structure interne de l'atome, les mêmes conditions externes rendent différente la probabilité de l'atome excité de l'état fondamental à chaque niveau d'énergie supérieur. La possibilité qu'un atome, une molécule ou un ion soit excité à un certain niveau d'énergie est généralement appelée la « probabilité d'excitation » de ce niveau d'énergie.
La recherche théorique montre qu'il existe deux types de processus d'émission de lumière. La première est qu'en l'absence de photons externes, un atome à un niveau d'énergie supérieur E2 passe spontanément à un niveau d'énergie inférieur E1 et émet une énergie. Pour les photons E2-E1, ce processus est appelé "transition spontanée" ; les ondes lumineuses émises par la transition spontanée des atomes sont appelées rayonnement spontané.
Un autre type de processus d'émission est que les atomes à un niveau d'énergie supérieur E2, sous l'action d'un champ de rayonnement avec une fréquence de , passent à un niveau d'énergie inférieur E1 et émettent un photon d'énergie. Ce processus est appelé transition de rayonnement d'induction; l'onde lumineuse émise par la transition de rayonnement induit est appelée rayonnement induit.
Différence avec le rayonnement spontané
La différence la plus importante entre le rayonnement induit et le rayonnement spontané est l'interférence. Le rayonnement spontané est le processus spontané des atomes qui ne sont pas contrôlés par le champ de rayonnement externe. La phase du champ de rayonnement spontané d'un grand nombre d'atomes n'interfère pas. La direction de propagation et l'état de polarisation du champ de rayonnement sont également distribués de manière aléatoire, tandis que le rayonnement induit est rayonné depuis le monde extérieur. Processus d'éclairage sous contrôle sur le terrain. Par conséquent, la fréquence, la phase, la direction de propagation et l'état de polarisation du champ de rayonnement induit sont exactement les mêmes que le champ de rayonnement externe. Le laser est une sorte de lumière d'interférence qui induit un rayonnement.
Compréhension du concept
Il est nécessaire de comprendre le concept du niveau d'énergie des atomes avant d'induire un rayonnement. La chose la plus importante pour émettre de la lumière est la soi-disant transition.
Structure atomique
L'atome est essentiellement composé de noyau et d'électrons. S'il y a une énergie externe qui augmente la distance entre l'électron et le noyau, l'énergie interne augmente ; sinon, il diminue.
Niveau d'énergie atomique
Hypothèse de Bohr : Les atomes ont certains états stationnaires. Dans ces états stationnaires, ils n'émettent ni n'absorbent de rayonnement électromagnétique. L'énergie d'état stationnaire des atomes ne peut adopter que certains états discrets. Les valeurs de E1, E2, etc., ces valeurs d'énergie en régime permanent sont appelées niveaux d'énergie.
Les électrons peuvent changer d'orbite par des transitions énergétiques, et les orbites les plus éloignées du noyau ont des niveaux d'énergie plus élevés. Lorsqu'un électron passe d'une orbite plus éloignée du noyau (niveau d'énergie élevé) à une orbite plus proche du noyau (niveau d'énergie faible), un photon est émis. Inversement, l'absorption de photons ou de phonons peut faire passer les électrons des orbites à basse énergie vers des orbites à plus haute énergie. Chaque transition correspond à une énergie et une longueur d'onde spécifiques.
L'énergie de haut niveau E2 et l'énergie de bas niveau E1 correspondant à la transition satisfont à la relation :
Dans la formule ci-dessus, c fait référence à la vitesse de la lumière dans le vide, est la longueur d'onde, est la fréquence et h est la constante de Planck.
Informations d'arrière-plan
Il est basé sur un nouvel ensemble de théories avancées par le grand scientifique Einstein en 1916. Cette théorie est que dans les atomes qui composent la matière, il existe différents nombres de particules (électrons) répartis à différents niveaux d'énergie, et les particules à les niveaux d'énergie élevés sont excités par un certain photon et passent du niveau d'énergie élevé à (transition). A faible niveau d'énergie, une lumière de même nature que la lumière qui l'excite sera rayonnée à ce moment, et dans un certain état, il peut y avoir un phénomène selon lequel une lumière faible excite une lumière forte. C'est ce qu'on appelle « l'amplification de la lumière du rayonnement induit », ou laser en abrégé. Le laser a quatre caractéristiques principales : haute luminosité, haute directivité, haute monochromaticité et haute cohérence (monochromaticité et cohérence ont la même signification).
Application
De nos jours, le laser a été largement utilisé dans le soudage au laser, la découpe au laser, le perçage au laser (y compris les trous obliques, différents trous, le perçage du plâtre, le perçage du papier de basculement, le perçage des plaques d'acier). Trou, emballage, impression et poinçonnage, etc.), trempe laser, traitement thermique laser, marquage laser, gravure sur verre, découpe laser, lithographie laser, fabrication de films laser, traitement de films laser, emballage laser, circuit de réparation laser, technologie de câblage laser, nettoyage au laser etc.
Après plus de 30 ans de développement, le laser est presque partout de nos jours. Il a été utilisé dans tous les aspects de la vie et de la recherche scientifique : acupuncture laser, découpe laser, découpe laser, soudage laser, durcissement laser, enregistrement laser, télémètre laser, gyroscope laser, plombomètre laser, scalpel laser, bombe laser, radar laser, laser pistolet, canon laser, etc. Dans un avenir proche, les lasers auront certainement des applications plus larges.
L'arme laser est une arme à énergie dirigée qui utilise un faisceau laser dirigé pour endommager ou invalider directement une cible. Selon différents objectifs de combat, les armes laser peuvent être divisées en deux catégories : les armes laser tactiques et les armes laser stratégiques. Le système d'arme est principalement composé de lasers, de dispositifs de poursuite, de visée et de lancement. Les lasers couramment utilisés de nos jours comprennent les lasers chimiques, les lasers à solide et les lasers au CO 2 . Les armes laser présentent les avantages d'une vitesse d'attaque rapide, d'une direction flexible, de frappes précises et d'une immunité aux interférences électromagnétiques, mais elles présentent également des faiblesses telles que la vulnérabilité aux influences météorologiques et environnementales. Les armes laser ont une histoire de développement de plus de 30 ans et des percées ont été réalisées dans leurs technologies clés. Les États-Unis, la Russie, la France, Israël et d'autres pays ont mené avec succès divers tests de ciblage laser. De nos jours, des armes laser à faible énergie ont été utilisées. Ils sont principalement utilisés pour interférer et aveugler les capteurs photoélectriques à des distances relativement proches, ainsi que pour attaquer les yeux humains et certains équipements d'observation améliorés ; les armes laser à haute énergie utilisent principalement des lasers chimiques. Selon le niveau actuel, 5～ Il devrait être déployé et utilisé sur des plates-formes terrestres et aériennes d'ici 10 ans pour la défense aérienne tactique, les opérations antimissiles de théâtre et antisatellites.