A lézer az emberiség egyik legfontosabb találmánya, amelyet „legfényesebb fényként” ismernek. A mindennapi életben gyakran találkozhatunk különféle lézeralkalmazásokkal, például lézeres szépségápolásban, lézeres hegesztésében, lézeres szúnyogirtásban és így tovább. Ma részletesen megértjük a lézereket és azok előállításának alapelveit.
Mi az a lézer?
A lézer egy olyan fényforrás, amely lézer segítségével különleges fénysugarat hoz létre. A lézer külső fényforrásból vagy áramforrásból származó energiát juttat az anyagba gerjesztett sugárzás útján.
A lézer egy optikai eszköz, amely egy fényerősítő aktív közegből (például gáz, szilárd vagy folyékony anyag) és egy optikai reflektorból áll. A lézerben lévő aktív közeg általában egy kiválasztott és feldolgozott anyag, amelynek jellemzői határozzák meg a lézer kimeneti hullámhosszát.
A lézerek által generált fénynek számos egyedi tulajdonsága van:
Először is, a lézerek monokromatikus fényt bocsátanak ki, nagyon szigorú frekvenciákkal és hullámhosszakkal, amelyek bizonyos speciális optikai igényeket is kielégíthetnek.
Másodszor, a lézer koherens fény, és a fényhullámok fázisa nagyon állandó, ami viszonylag stabil fényintenzitást képes fenntartani nagy távolságokon.
Harmadszor, a lézerek nagyon irányított fényt bocsátanak ki, nagyon keskeny nyalábokkal és kiváló fókuszálással, amelyekkel nagy térbeli felbontás érhető el.
A lézer egy fényforrás
A lézergenerálás elve
A lézerfény keletkezése három alapvető fizikai folyamatot foglal magában: a gerjesztett sugárzást, a spontán emissziót és a gerjesztett abszorpciót.
Sstimulált sugárzás
A lézergenerálás kulcsa a gerjesztett sugárzás. Amikor egy nagy energiaszintű elektront egy másik foton gerjeszt, akkor az kibocsát egy azonos energiájú, frekvenciájú, fázisú, polarizációs állapotú és terjedési irányú fotont a foton irányában. Ezt a folyamatot gerjesztett sugárzásnak nevezik. Vagyis egy foton a gerjesztett sugárzás folyamatán keresztül „klónozhat” egy azonos fotont, ezáltal elérve a fényerősítést.
Sspontán kibocsátás
Amikor egy atom, ion vagy molekula elektronja magas energiaszintről alacsony energiaszintre vált, bizonyos energiájú fotonokat bocsát ki, ezt spontán emissziónak nevezzük. Az ilyen fotonok emissziója véletlenszerű, és a kibocsátott fotonok között nincs koherencia, ami azt jelenti, hogy fázisuk, polarizációs állapotuk és terjedési irányuk mind véletlenszerű.
Sstimulált felszívódás
Amikor egy alacsony energiaszintű elektron elnyel egy olyan fotont, amelynek energiaszint-különbsége megegyezik a sajátjával, akkor magas energiaszintre gerjeszthető. Ezt a folyamatot stimulált abszorpciónak nevezik.
A lézerekben általában két párhuzamos tükörből álló rezonáns üreget használnak a gerjesztett sugárzás folyamatának fokozására. Az egyik tükör egy teljes visszaverődésű, a másik tükör egy félig visszaverődésű tükör, amely átengedi a lézer egy részét.
A lézerközegben lévő fotonok két tükör között oda-vissza verődnek vissza, és minden visszaverődés további fotonokat hoz létre a gerjesztett sugárzási folyamaton keresztül, ezáltal elérve a fényerősítést. Amikor a fény intenzitása egy bizonyos mértékig megnő, lézer keletkezik egy félig visszaverő tükörön keresztül.
Közzététel ideje: 2023. dec. 7.
