إثارة ذرات الهيليوم والنيون في الليزر

في ليزر الهيليوم-نيون، يتم إثارة ذرات الغازين بطريقة معقدة نوعًا ما ولكنها أساسية لعمل الليزر. إليك شرح مبسط:

التفريغ الكهربائي: يمر تيار كهربائي عالي الجهد خلال أنبوب الليزر المملوء بخليط من غازي الهيليوم والنيون. هذا التيار يؤدي إلى تفريغ كهربائي يزود الإلكترونات في الذرات بالطاقة الكافية للانتقال إلى مستويات طاقة أعلى (حالة الإثارة).

تصادم ذرات الهيليوم: تتصادم ذرات الهيليوم المثارة مع ذرات النيون في الحالة الأرضية. نتيجة لهذا التصادم، تنقل ذرات الهيليوم جزءًا من طاقتها إلى ذرات النيون، مما يثيرها إلى مستوى طاقة أعلى.

الانبعاث المحفز: عندما تعود ذرات النيون المثارة إلى حالتها الأرضية، فإنها تطلق فوتونات ضوء. هذه الفوتونات بدورها تحفز ذرات نيون أخرى مثارة على إطلاق فوتونات مماثلة، وهكذا تتولد سلسلة من الفوتونات المتطابقة في الطور والتردد، مما يؤدي إلى إنتاج شعاع الليزر.

لماذا الهيليوم والنيون؟

تطابق مستويات الطاقة: هناك تطابق تقريبي بين مستويات الطاقة المثارة في ذرات الهيليوم ومستويات الطاقة العليا في ذرات النيون، مما يجعل عملية نقل الطاقة بينهما فعالة.

استقرار مستويات الطاقة: المستوى العلوي المثار في ذرات النيون يكون مستقرًا نسبيًا، مما يسمح بتراكم عدد كبير من الذرات في هذه الحالة قبل الانبعاث، مما يعزز عملية الليزر.

باختصار:

يتم إثارة ذرات الهيليوم والنيون في الليزر عن طريق التفريغ الكهربائي وتصادم الذرات. هذا الإثارة يؤدي إلى انبعاث فوتونات الضوء التي تتضخم لتشكل شعاع الليزر.