Ano ang Laser? Ang Prinsipyo ng Paglikha ng Laser

Ang laser ay isa sa mahahalagang imbensyon ng sangkatauhan, na kilala bilang "pinakamaliwanag na liwanag". Sa pang-araw-araw na buhay, madalas nating makita ang iba't ibang aplikasyon ng laser, tulad ng laser beauty, laser welding, laser mosquito killers, at iba pa. Ngayon, ating unawain nang detalyado ang mga laser at ang mga prinsipyo sa likod ng kanilang pagbuo.

Ano ang isang laser?

Ang laser ay isang pinagmumulan ng liwanag na gumagamit ng laser upang makabuo ng isang espesyal na sinag ng liwanag. Ang laser ay bumubuo ng lasing light sa pamamagitan ng pagpasok ng enerhiya mula sa isang panlabas na pinagmumulan ng liwanag o pinagmumulan ng kuryente papunta sa materyal sa pamamagitan ng proseso ng stimulated radiation.

Ang laser ay isang optical device na binubuo ng isang aktibong medium (tulad ng gas, solid, o likido) na maaaring magpalaki ng liwanag at isang optical reflector. Ang aktibong medium sa isang laser ay karaniwang isang pili at naprosesong materyal, at ang mga katangian nito ang nagtatakda ng output wavelength ng laser.

Ang liwanag na nalilikha ng mga laser ay may ilang natatanging katangian:

Una, ang mga laser ay monokromatikong ilaw na may napakahigpit na mga frequency at wavelength, na maaaring matugunan ang ilang espesyal na pangangailangang optikal.

Pangalawa, ang laser ay isang coherent na liwanag, at ang phase ng mga light wave ay napaka-consistent, na kayang mapanatili ang relatibong matatag na intensidad ng liwanag sa malalayong distansya.

Pangatlo, ang mga laser ay liwanag na may mataas na direksyon na may napakakitid na sinag at mahusay na pagpokus, na maaaring gamitin upang makamit ang mataas na resolusyon sa espasyo.

Ang laser ay isang pinagmumulan ng liwanag

Ang prinsipyo ng pagbuo ng laser

Ang pagbuo ng laser ay kinabibilangan ng tatlong pangunahing pisikal na proseso: stimulated radiation, spontaneous emission, at stimulated absorption.

Spinasiglang radyasyon

Ang stimulated radiation ang susi sa pagbuo ng laser. Kapag ang isang elektron sa mataas na antas ng enerhiya ay na-excite ng isa pang photon, naglalabas ito ng photon na may parehong enerhiya, frequency, phase, polarization state, at direksyon ng paglaganap sa direksyon ng photon na iyon. Ang prosesong ito ay tinatawag na stimulated radiation. Ibig sabihin, ang isang photon ay maaaring "mag-clone" ng isang magkaparehong photon sa pamamagitan ng proseso ng stimulated radiation, sa gayon ay nakakamit ang amplification ng liwanag.

Semisyon na papalabas

Kapag ang elektron ng isang atom, ion, o molekula ay lumipat mula sa mataas na antas ng enerhiya patungo sa mababang antas ng enerhiya, naglalabas ito ng mga photon na may isang tiyak na dami ng enerhiya, na tinatawag na kusang emisyon. Ang emisyon ng mga naturang photon ay random, at walang pagkakaugnay-ugnay sa pagitan ng mga inilalabas na photon, na nangangahulugang ang kanilang yugto, estado ng polarisasyon, at direksyon ng paglaganap ay pawang random.

Spinasiglang pagsipsip

Kapag ang isang elektron na nasa mababang antas ng enerhiya ay sumisipsip ng isang photon na may pagkakaiba sa antas ng enerhiya na katumbas ng sarili nitong pagkakaiba, maaari itong ma-excite sa isang mataas na antas ng enerhiya. Ang prosesong ito ay tinatawag na stimulated absorption.

Sa mga laser, ang isang resonant cavity na binubuo ng dalawang parallel na salamin ay karaniwang ginagamit upang mapahusay ang proseso ng stimulated radiation. Ang isang salamin ay isang total reflection mirror, at ang isa pang salamin ay isang semi reflection mirror, na maaaring magpadaan sa isang bahagi ng laser.

Ang mga photon sa laser medium ay nagrereplekta pabalik-balik sa pagitan ng dalawang salamin, at ang bawat repleksyon ay lumilikha ng mas maraming photon sa pamamagitan ng proseso ng stimulated radiation, sa gayon ay nakakamit ang paglakas ng liwanag. Kapag ang intensity ng liwanag ay tumataas sa isang tiyak na lawak, ang laser ay nalilikha sa pamamagitan ng isang semi-reflecting mirror.