Árið 1960 braut fyrsta gervi leysir heimsins ró í Kaliforníu Sis Lab og Ruby leysirinn, sem fundin var af Theodore Mehman, opnaði hurðina til mannlegrar myndunar leysis og notkun leysis til að umbreyta heiminum. Frá síðustu fimmtíu árum hefur þróun leysisvísinda verið hröð og vinsældir og notkun leysitækni hefur einnig gengið inn í líf fólks frá öllum þáttum. En flestir vita bara að leysir hafa slíka tilgang, en þeir vita ekki hvernig leysirinn kom frá. Þess vegna mun þessi grein útskýra meginregluna um myndun leysis á tiltölulega algengu tungumáli.
Til að skilja meginregluna um myndun leysis, skilja fyrst hvað er orkustigið. Einfaldlega er orkustig ríki þar sem hvert atóm (í raun utanfrumu rafeind) ber tiltekna orku og mismunandi orkugildi gefa til kynna að orkan sem borin er af atóminu er öðruvísi. Því hærra sem orkustigið er, því hærra sem orkan utanfrumra rafeinda, og því auðveldara er að brjóta í burtu frá kjarnanum. Til að skilja skilninginn er einföldustu vetnisatóm atómbyggingarinnar tekin sem dæmi.
n táknar skammtatölu sem samsvarar orkustigi E í atóminu. Þegar n = 1 táknar orkustigið í jafnvægi vetnisatómsins, sem kallast jarðhæð (E1 stig). n = 2, 3, 4, osfrv. eru kallaðir spennandi ríki (E2 orkustig, E3 orkustig, E4 orkustig osfrv.). Samkvæmt kenningu Dönsku eðlisfræðinnar, Bohr, þegar atómið er í stöðugri jarðhæð, ef það er spennt af umheiminum og gleypir samsvarandi ytri orku, mun það hoppa upp á hærra orku stig til að mynda spennt ástand. Atómið er óstöðugt í spennandi ástandi. Þegar atómið er í spennandi ástandi breytist það sjálfkrafa í lægra orku. Eftir eitt eða fleiri umbreytingar í jarðveg, er samsvarandi orka sleppt þegar skipt er yfir í lágt orkustig. Þessi samsvarandi orka er til staðar í formi ljósmyndir af ákveðinni tíðni, sem hægt er að reikna út frá gildinu á hægri hlið orkustigs skýringarmyndarinnar og ljóseindarinnar E = hν = Em - En. h er fasta gildi sem eðlisfræðingur mælir (Planck stöðug), v er tíðni ljóssins (tíðnin þar sem ljóseindið er losað frá spennandi ástandi til jarðar, sem er tíðni ytri útgeislunar ljóssins, sem er er leysirinn þegar leysirinn er myndaður. Tíðniin, sem ákvarðar bylgjulengd leysisins λ = c / ν, c er ljóshraði).
Eftir að hafa skilið orkuuppbyggingu, skulum við sjá hvernig leysirinn er myndaður. Til að auðvelda skilninginn er einfaldasta ruby leysirinn tekinn sem dæmi. The Ruby leysir er solid-ástand leysir. Vinnuefnið er rúbínsstangir. Kristalmassinn er Al2O3, sem er dotað með 0,05% Cr2O3. Leysirinn í Ruby er náð með örvandi losunarferli Cr3 + (krómjón), þannig að Cr3 + er oft kallaður virkjunarjónin, sem er "líkaminn" leysisins sem er framleiddur í Ruby. Meginhluti rúbíns, súráls, er aðeins fylki sem inniheldur krómjón, sem hefur aðeins óbein áhrif á leysisvirkni. Orkuuppbygging er eins og sýnt er:
Þegar dæluljósið lýsir rúbíunni gleypir Cr3 + jónið í jörðinni ljósi ákveðinnar bylgjulengdar og umbreytinga á E3 stigið. Cr3 + jónið hefur mjög stuttan líftíma á þessu orkustigi (mjög óstöðug, um 10-9 s) og fer því hratt í gegnum geislunarviðskipti (neitun geislun breyting vísar til orkumála við umheiminn með kjarnorkuárekstri, það er, varma hreyfingin innan kristalsins, þannig að orkustigið breytist, hvorki útgeislun né hrífandi ljósmyndir) breyting á E2 stigi. E2 orkustigið hefur langa líftíma (um 3ms), kallað metastable orkustigið, þar sem fleiri Cr3 + jónir geta verið safnað. Þegar ytri dæla er nógu sterkt myndast íbúafjölgun milli E2 stigs og E1 stigs, þ.e. fjöldi Cr3 + jónar á E2 stigi er meiri en E1 stigið. Eftir að íbúafjölgunin hefur orðið að veruleika, mun hver utanaðkomandi ljóseindur með orku hν vekja atóm á E2 stigi til að gera það umskipti í jarðhæð og sleppa photon með orku hν og heildar ljóseinorkun verður breytt í 2, 2 breytingar 4, 4 breytingar 8 ... þannig að ná örvandi geislun mögnun (hagnaður) ferli. Þar sem sjónhola hefur tap á sjónvinningunni er leysirinn aðeins framleiðsla þegar ávinningur örvunar geislunarmögnunarinnar er meiri en hin ýmsu tap á leysinum.
