什么是激光打标机?

光和物质之间的相互作用基本上是由组成物质的微小粒子吸收或发射光子,并改变它们自身的运动性能。

微粒都有一组特定的能级(通常是离散的)。在任何时候,粒子只能处于与某一能级相对应的状态(或简单地表示在某一水平上)。当粒子与光子相互作用时,粒子从一个能级过渡到另一个能级,并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值是两个能级的能量差ΔE,频率为ν=ΔE/h(h是Planck常数)。

能量的下部由外部世界激发(即与其他粒子(如光子)发生能量交换相互作用,产生非爆炸性弹性冲突)。当能量被吸收时,能量就会转变为与这种能量相对应的更高的能级。这种转变被称为刺激吸收。

粒子被激发的激发态不是粒子的稳定态。如果存在较低的能接受粒子的能级,即使没有外力作用,粒子也有从高能激发态(E2)到低能基态(E1)的自发跃迁的可能性。同时,光子和光子频率v=(E2-E1)/h是由能量(E2-E1)发射的。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的许多原子发出的光在传播方向上没有相位、偏振态和均匀性。它实际上被称为非相干光。

在接受辐射时,1917年爱因斯坦从理论上指出,除了自发辐射外,高能水平E2上的粒子也可以以另一种方式转化为较低的能级。

他指出,当频率为v=(E2-E1)/h时,粒子也会以一定的概率迅速从能级E2跃迁到能级E1,同时与外界光子同时辐射一个频率和相位,具有相同偏振态和传播方向的光子称为受激辐射。

可以想象,如果大量的原子处于高能E2水平,当频率为v=(E2-E1)/h的光子入射时,E2上的原子被激发产生受激辐射,从而产生两个原子。对于具有相同特性的光子,两个光子激发E2能级的原子产生受激辐射,产生四个特性相同的光子,这意味着原始光信号被放大。在受激辐射过程中产生和放大的光是激光。

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