Çfarë është një lazer? Parimi i gjenerimit të lazerit

Lazeri është një nga shpikjet e rëndësishme të njerëzimit, i njohur si "drita më e ndritshme". Në jetën e përditshme, shpesh mund të shohim aplikime të ndryshme të lazerit, të tilla si bukuria me lazer, saldimi me lazer, vrasësit e mushkonjave me lazer e kështu me radhë. Sot, le të kemi një kuptim të detajuar të lazerëve dhe parimeve që qëndrojnë pas gjenerimit të tyre.

Çfarë është një lazer?

Lazeri është një burim drite që përdor një lazer për të gjeneruar një rreze të veçantë drite. Një lazer gjeneron dritë lazerike duke futur energji nga një burim drite ose burim energjie i jashtëm në material përmes procesit të rrezatimit të stimuluar.

Një lazer është një pajisje optike e përbërë nga një mjedis aktiv (si gaz, trup i ngurtë ose i lëngshëm) që mund të amplifikojë dritën dhe një reflektor optik. Mjedisi aktiv në një lazer është zakonisht një material i përzgjedhur dhe i përpunuar, dhe karakteristikat e tij përcaktojnë gjatësinë e valës dalëse të lazerit.

Drita e gjeneruar nga lazerët ka disa karakteristika unike:

Së pari, lazerët janë dritë monokromatike me frekuenca dhe gjatësi vale shumë të rrepta, të cilat mund të plotësojnë disa nevoja të veçanta optike.

Së dyti, lazeri është dritë koherente, dhe faza e valëve të dritës është shumë e qëndrueshme, gjë që mund të ruajë intensitet relativisht të qëndrueshëm të dritës në distanca të gjata.

Së treti, lazerët janë dritë shumë e drejtuar me rreze shumë të ngushta dhe fokusim të shkëlqyer, të cilat mund të përdoren për të arritur rezolucion të lartë hapësinor.

Lazeri është një burim drite

Parimi i gjenerimit të lazerit

Gjenerimi i lazerit përfshin tre procese themelore fizike: rrezatimi i stimuluar, emetimi spontan dhe thithja e stimuluar.

Srrezatim i stimuluar

Rrezatimi i stimuluar është çelësi i gjenerimit të lazerit. Kur një elektron në një nivel të lartë energjie ngacmohet nga një foton tjetër, ai lëshon një foton me të njëjtën energji, frekuencë, fazë, gjendje polarizimi dhe drejtim përhapjeje në drejtimin e atij fotoni. Ky proces quhet rrezatim i stimuluar. Kjo do të thotë, një foton mund të "klonojë" një foton identik përmes procesit të rrezatimit të stimuluar, duke arritur kështu amplifikimin e dritës.

Semetim pontan

Kur elektroni i një atomi, jon ose molekule kalon nga një nivel i lartë energjie në një nivel të ulët energjie, ai çliron fotone me një sasi të caktuar energjie, e cila quhet emetim spontan. Emetimi i fotoneve të tilla është i rastësishëm dhe nuk ka koherencë midis fotoneve të emetuara, që do të thotë se faza, gjendja e polarizimit dhe drejtimi i përhapjes së tyre janë të gjitha të rastësishme.

Sthithje e stimuluar

Kur një elektron në një nivel të ulët energjie thith një foton me një ndryshim të nivelit të energjisë të barabartë me të vetin, ai mund të ngacmohet në një nivel të lartë energjie. Ky proces quhet thithje e stimuluar.

Në lazerë, zakonisht përdoret një zgavër rezonante e përbërë nga dy pasqyra paralele për të rritur procesin e rrezatimit të stimuluar. Njëra pasqyrë është një pasqyrë me reflektim të plotë, dhe pasqyra tjetër është një pasqyrë gjysmë-reflektuese, e cila mund të lejojë që një pjesë e lazerit të kalojë përmes saj.

Fotonet në mjedisin lazer reflektohen para dhe mbrapa midis dy pasqyrave, dhe çdo reflektim prodhon më shumë fotone përmes procesit të rrezatimit të stimuluar, duke arritur kështu amplifikimin e dritës. Kur intensiteti i dritës rritet në një masë të caktuar, lazeri gjenerohet përmes një pasqyre gjysmë reflektuese.