Што е ласер? Принципот на генерирање на ласер

Ласерот е еден од важните пронајдоци на човештвото, познат како „најсјајната светлина“. Во секојдневниот живот, често можеме да видиме разни примени на ласерот, како што се ласерска убавина, ласерско заварување, ласерски убивачи на комарци и така натаму. Денес, ајде детално да ги разбереме ласерите и принципите зад нивното генерирање.

Што е ласер?

Ласерот е извор на светлина што користи ласер за да генерира посебен зрак светлина. Ласерот генерира ласерска светлина со внесување енергија од надворешен извор на светлина или извор на енергија во материјалот преку процес на стимулирано зрачење.

Ласерот е оптички уред составен од активна средина (како гас, цврста материја или течност) што може да ја засили светлината и оптички рефлектор. Активната средина во ласерот е обично избран и обработен материјал, а неговите карактеристики ја одредуваат излезната бранова должина на ласерот.

Светлината генерирана од ласерите има неколку уникатни карактеристики:

Прво, ласерите се монохроматска светлина со многу строги фреквенции и бранови должини, што може да задоволи некои посебни оптички потреби.

Второ, ласерот е кохерентна светлина, а фазата на светлосните бранови е многу конзистентна, што може да одржува релативно стабилен интензитет на светлината на долги растојанија.

Трето, ласерите се високонасочна светлина со многу тесни зраци и одлично фокусирање, што може да се користи за постигнување висока просторна резолуција.

Ласерот е извор на светлина

Принципот на генерирање на ласер

Генерирањето на ласер вклучува три основни физички процеси: стимулирано зрачење, спонтана емисија и стимулирана апсорпција.

Sстимулирано зрачење

Стимулираното зрачење е клучот за генерирање на ласер. Кога електрон на високо енергетско ниво е возбуден од друг фотон, тој емитира фотон со иста енергија, фреквенција, фаза, состојба на поларизација и насока на ширење во насока на тој фотон. Овој процес се нарекува стимулирано зрачење. То значи дека фотонот може да „клонира“ идентичен фотон преку процесот на стимулирано зрачење, со што се постигнува засилување на светлината.

Sпонтана емисија

Кога електронот на атомот, јонот или молекулата преминува од високо енергетско ниво на ниско енергетско ниво, тој ослободува фотони со одредена количина на енергија, што се нарекува спонтана емисија. Емисијата на ваквите фотони е случајна и не постои кохерентност помеѓу емитираните фотони, што значи дека нивната фаза, состојба на поларизација и насока на ширење се случајни.

Sстимулирана апсорпција

Кога електрон на ниско енергетско ниво апсорбира фотон со разлика во енергетското ниво еднаква на неговото, тој може да се возбуди до високо енергетско ниво. Овој процес се нарекува стимулирана апсорпција.

Кај ласерите, резонантна празнина составена од две паралелни огледала обично се користи за подобрување на процесот на стимулирано зрачење. Едното огледало е огледало за целосно рефлектирање, а другото огледало е полурефлектирање, кое може да дозволи дел од ласерот да помине низ него.

Фотоните во ласерската средина се рефлектираат напред-назад помеѓу две огледала, а секоја рефлексија произведува повеќе фотони преку процесот на стимулирано зрачење, со што се постигнува засилување на светлината. Кога интензитетот на светлината се зголемува до одреден степен, ласерот се генерира преку полурефлектирачко огледало.