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 egy ugyanolyan energiájú, frekvenciájú, fázisú, polarizációs állapotú és terjedési irányú fotont bocsát ki, mint a foton. Ezt a folyamatot gerjesztett sugárzásnak nevezik. Vagyis egy foton a gerjesztett sugárzás folyamatán keresztül képes „klónozni” egy azonos fotont, ezáltal fényerősítést érve el.
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, amely átengedi a lézer egy részét.
A lézerközegben lévő fotonok két tükör között oda-vissza verődnek, 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.
