Lazeris yra vienas svarbiausių žmonijos išradimų, žinomas kaip „ryškiausia šviesa“. Kasdieniame gyvenime dažnai galime pamatyti įvairius lazerių pritaikymus, tokius kaip lazerinė grožio technika, lazerinis suvirinimas, lazerinės uodų naikinimo priemonės ir pan. Šiandien išsamiau supraskime lazerius ir jų generavimo principus.
Kas yra lazeris?
Lazeris yra šviesos šaltinis, kuris lazeriu sukuria specialų šviesos spindulį. Lazeris generuoja lazerinę šviesą į medžiagą įvesdamas energiją iš išorinio šviesos šaltinio arba maitinimo šaltinio stimuliuojamos spinduliuotės būdu.
Lazeris yra optinis įtaisas, sudarytas iš aktyviosios terpės (pvz., dujų, kietos medžiagos arba skysčio), galinčios sustiprinti šviesą, ir optinio reflektoriaus. Aktyvioji lazerio terpė paprastai yra parinkta ir apdorota medžiaga, o jos savybės lemia lazerio išėjimo bangos ilgį.
Lazerių skleidžiama šviesa turi keletą unikalių savybių:
Pirma, lazeriai yra monochromatinė šviesa su labai griežtais dažniais ir bangos ilgiais, kurie gali patenkinti kai kuriuos specialius optinius poreikius.
Antra, lazeris yra koherentinė šviesa, o šviesos bangų fazė yra labai pastovi, todėl dideliais atstumais galima išlaikyti santykinai stabilų šviesos intensyvumą.
Trečia, lazeriai yra labai kryptinga šviesa su labai siaurais spinduliais ir puikiu fokusavimu, kuriuos galima naudoti norint pasiekti didelę erdvinę skiriamąją gebą.
Lazeris yra šviesos šaltinis
Lazerio generavimo principas
Lazerio generavimas apima tris pagrindinius fizikinius procesus: stimuliuojamą spinduliuotę, savaiminę emisiją ir stimuliuojamą absorbciją.
Sstimuliuota spinduliuotė
Stimuliuota spinduliuotė yra lazerio generavimo raktas. Kai aukšto energijos lygio elektroną sužadina kitas fotonas, jis išskiria fotoną, kurio energija, dažnis, fazė, poliarizacijos būsena ir sklidimo kryptis yra tos pačios fotono kryptimi. Šis procesas vadinamas stimuliuojama spinduliuote. Kitaip tariant, fotonas gali „klonuoti“ identišką fotoną stimuliuojamos spinduliuotės būdu, taip sustiprindamas šviesą.
Sspontaniškas išmetimas
Kai atomo, jono ar molekulės elektronas pereina iš aukšto energijos lygmens į žemą, jis išskiria tam tikro energijos kiekio fotonus, tai vadinama savaimine emisija. Tokių fotonų emisija yra atsitiktinė, ir tarp išspinduliuotų fotonų nėra koherencijos, o tai reiškia, kad jų fazė, poliarizacijos būsena ir sklidimo kryptis yra atsitiktinės.
Sstimuliuojama absorbcija
Kai žemo energijos lygmens elektronas sugeria fotoną, kurio energijos lygmenų skirtumas yra lygus jo paties, jis gali būti sužadintas iki aukšto energijos lygmens. Šis procesas vadinamas stimuliuojama absorbcija.
Lazeriuose stimuliuojamos spinduliuotės procesui sustiprinti paprastai naudojama rezonansinė ertmė, sudaryta iš dviejų lygiagrečių veidrodžių. Vienas veidrodis yra visiško atspindžio veidrodis, o kitas – pusiau atspindžio veidrodis, praleidžiantis dalį lazerio spindulio.
Lazerio terpėje esantys fotonai atsispindi tarp dviejų veidrodžių, ir kiekvienas atspindys stimuliuojamos spinduliuotės būdu sukuria daugiau fotonų, taip sustiprindamas šviesą. Kai šviesos intensyvumas tam tikru mastu padidėja, lazerio spindulys generuojamas per pusiau atspindintį veidrodį.
Įrašo laikas: 2023 m. gruodžio 7 d.
