Laser is een van die belangrikste uitvindings van die mensdom, bekend as die "helderste lig". In die daaglikse lewe kan ons dikwels verskeie lasertoepassings sien, soos laserskoonheid, lasersweiswerk, lasermuskietdoders, ensovoorts. Vandag, kom ons 'n gedetailleerde begrip van lasers en die beginsels agter hul opwekking hê.
Wat is 'n laser?
'n Laser is 'n ligbron wat 'n laser gebruik om 'n spesiale ligstraal te genereer. 'n Laser genereer laserlig deur energie van 'n eksterne ligbron of kragbron in die materiaal in te voer deur die proses van gestimuleerde straling.
'n Laser is 'n optiese toestel wat bestaan uit 'n aktiewe medium (soos gas, vaste stof of vloeistof) wat lig kan versterk en 'n optiese reflektor. Die aktiewe medium in 'n laser is gewoonlik 'n geselekteerde en verwerkte materiaal, en die eienskappe daarvan bepaal die uitsetgolflengte van die laser.
Die lig wat deur lasers gegenereer word, het verskeie unieke eienskappe:
Eerstens, lasers is monochromatiese lig met baie streng frekwensies en golflengtes, wat aan sekere spesiale optiese behoeftes kan voldoen.
Tweedens, laser is koherente lig, en die fase van liggolwe is baie konsekwent, wat relatief stabiele ligintensiteit oor lang afstande kan handhaaf.
Derdens, lasers is hoogs gerigte lig met baie smal strale en uitstekende fokussering, wat gebruik kan word om hoë ruimtelike resolusie te bereik.
Laser is 'n ligbron
Die beginsel van lasergenerering
Die opwekking van lasers behels drie basiese fisiese prosesse: gestimuleerde straling, spontane emissie en gestimuleerde absorpsie.
Sgestimuleerde straling
Gestimuleerde straling is die sleutel tot laseropwekking. Wanneer 'n elektron met 'n hoë energievlak deur 'n ander foton opgewek word, straal dit 'n foton uit met dieselfde energie, frekwensie, fase, polarisasietoestand en voortplantingsrigting in die rigting van daardie foton. Hierdie proses word gestimuleerde straling genoem. Dit wil sê, 'n foton kan 'n identiese foton "kloon" deur die proses van gestimuleerde straling, en sodoende ligversterking verkry.
Sspontane emissie
Wanneer 'n atoom, ioon of molekule se elektron van 'n hoë energievlak na 'n lae energievlak oorgaan, stel dit fotone van 'n sekere hoeveelheid energie vry, wat spontane emissie genoem word. Die emissie van sulke fotone is willekeurig, en daar is geen samehang tussen die uitgestraalde fotone nie, wat beteken dat hul fase, polarisasietoestand en voortplantingsrigting almal willekeurig is.
Sgestimuleerde absorpsie
Wanneer 'n elektron teen 'n lae energievlak 'n foton absorbeer met 'n energievlakverskil gelyk aan sy eie, kan dit tot 'n hoë energievlak opgewek word. Hierdie proses word gestimuleerde absorpsie genoem.
In lasers word 'n resonante holte wat uit twee parallelle spieëls bestaan, gewoonlik gebruik om die gestimuleerde stralingsproses te verbeter. Een spieël is 'n totale weerkaatsingspieël, en die ander spieël is 'n semi-weerkaatsingspieël, wat 'n gedeelte van die laser kan deurlaat.
Die fotone in die lasermedium reflekteer heen en weer tussen twee spieëls, en elke refleksie produseer meer fotone deur die gestimuleerde stralingsproses, waardeur die lig versterk word. Wanneer die intensiteit van die lig tot 'n sekere mate toeneem, word 'n laser deur 'n halfreflekterende spieël gegenereer.
Plasingstyd: 7 Desember 2023
