Wat is 'n laser? Die beginsel van lasergenerering

Laser is een van die belangrike uitvindings van die mensdom, bekend as die "helderste lig". In die daaglikse lewe kan ons dikwels verskeie lasertoepassings sien, soos laserskoonheid, lasersweiswerk, lasermuskietdoders, ensovoorts. Kom ons het vandag 'n gedetailleerde begrip van lasers en die beginsels agter hul generasie.

Wat is 'n laser?

Laser is 'n ligbron wat 'n laser gebruik om 'n spesiale ligstraal op te wek. 'n Laser genereer laserlig deur energie van 'n eksterne ligbron of kragbron in die materiaal in te voer deur die proses van gestimuleerde bestraling.

'n Laser is 'n optiese toestel wat bestaan ​​uit 'n aktiewe medium (soos gas, vaste stof of vloeistof) wat lig kan versterk en 'n optiese reflektor. Die aktiewe medium in 'n laser is gewoonlik 'n geselekteerde en verwerkte materiaal, en sy kenmerke bepaal die uitsetgolflengte van die laser.

Die lig wat deur lasers gegenereer word, het verskeie unieke eienskappe:

Eerstens is lasers monochromatiese lig met baie streng frekwensies en golflengtes, wat aan sekere spesiale optiese behoeftes kan voldoen.

Tweedens, laser is koherente lig, en die fase van liggolwe is baie konsekwent, wat relatief stabiele ligintensiteit oor lang afstande kan handhaaf.

Derdens is lasers hoogs gerigte lig met baie smal strale en uitstekende fokus, wat gebruik kan word om hoë ruimtelike resolusie te bereik.

Laser is 'n ligbron

Die beginsel van lasergenerering

Die generering van laser behels drie basiese fisiese prosesse: gestimuleerde bestraling, spontane emissie en gestimuleerde absorpsie.

Sgetimede straling

Gestimuleerde bestraling is die sleutel tot lasergenerering. Wanneer 'n elektron op 'n hoë energievlak deur 'n ander foton opgewek word, straal dit 'n foton uit met dieselfde energie, frekwensie, fase, polarisasietoestand en voortplantingsrigting in die rigting van daardie foton. Hierdie proses word gestimuleerde bestraling genoem. Dit wil sê, 'n foton kan 'n identiese foton "kloon" deur die proses van gestimuleerde bestraling, en sodoende versterking van lig verkry.

Spontane emissie

Wanneer 'n atoom, ioon of molekule se elektron van 'n hoë energievlak na 'n lae energievlak oorgaan, stel dit fotone van 'n sekere hoeveelheid energie vry, wat spontane emissie genoem word. Die vrystelling van sulke fotone is ewekansig, en daar is geen samehang tussen die uitgestraalde fotone nie, wat beteken dat hul fase, polarisasietoestand en voortplantingsrigting almal ewekansig is.

Sgetimede absorpsie

Wanneer 'n elektron op 'n lae energievlak 'n foton absorbeer met 'n energievlakverskil gelykstaande aan sy eie, kan dit opgewek word tot 'n hoë energievlak. Hierdie proses word gestimuleerde absorpsie genoem.

In lasers word 'n resonante holte wat bestaan ​​uit twee parallelle spieëls gewoonlik gebruik om die gestimuleerde bestralingsproses te verbeter. Een spieël is 'n totale refleksie spieël, en die ander spieël is 'n semi weerkaatsingspieël, wat 'n gedeelte van die laser kan laat deurgaan.

Die fotone in die lasermedium reflekteer heen en weer tussen twee spieëls, en elke weerkaatsing produseer meer fotone deur die gestimuleerde bestralingsproses, waardeur die versterking van lig verkry word. Wanneer die intensiteit van lig tot 'n sekere mate toeneem, word laser deur 'n semi-reflekterende spieël gegenereer.