ما هو الليزر؟ مبدأ توليد الليزر

الليزر هو واحد من الاختراعات المهمة للإنسانية ، والمعروفة باسم "ألمع الضوء". في الحياة اليومية ، يمكننا في كثير من الأحيان رؤية تطبيقات مختلفة من الليزر ، مثل جمال الليزر ، ولحام الليزر ، ومستحضر البعوض بالليزر ، وما إلى ذلك. اليوم ، دعونا نتحمل فهمًا مفصلاً للليزر والمبادئ الكامنة وراء جيلهم.

ما هو الليزر؟

الليزر هو مصدر إضاءة يستخدم ليزر لإنشاء شعاع خاص من الضوء. يولد الليزر ضوء الليزر عن طريق إدخال الطاقة من مصدر ضوء خارجي أو مصدر طاقة في المادة من خلال عملية الإشعاع المحفز.

الليزر هو جهاز بصري يتكون من وسيلة نشطة (مثل الغاز أو الصلبة أو السائل) التي يمكن أن تضخيم الضوء وعاكس بصري. عادة ما تكون الوسيلة النشطة في الليزر مادة محددة ومعالجتها ، وتحدد خصائصه الطول الموجي للإخراج للليزر.

الضوء الناتج عن الليزر له العديد من الخصائص الفريدة:

أولاً ، تعد الليزر ضوءًا أحادي اللون مع ترددات صارمة للغاية وطول موجية ، والتي يمكن أن تلبي بعض الاحتياجات البصرية الخاصة.

ثانياً ، الليزر هو ضوء متماسك ، ومرحلة موجات الضوء متسقة للغاية ، والتي يمكن أن تحافظ على شدة الضوء مستقرة نسبيا على مسافات طويلة.

ثالثًا ، تعد الليزر ضوءًا كبيرًا للغاية مع عوارض ضيقة للغاية وتركيز ممتاز ، والتي يمكن استخدامها لتحقيق دقة مكانية عالية.

الليزر مصدر الضوء

مبدأ توليد الليزر

يتضمن توليد الليزر ثلاث عمليات بدنية أساسية: الإشعاع المحفزة ، والانبعاثات التلقائية ، والامتصاص المحفز.

Sالإشعاع المحددة

الإشعاع المحفز هو مفتاح توليد الليزر. عندما يكون الإلكترون على مستوى الطاقة العالي متحمسًا بواسطة فوتون آخر ، فإنه ينبعث من الفوتون بنفس الطاقة والتردد والمرحلة وحالة الاستقطاب واتجاه الانتشار في اتجاه ذلك الفوتون. وتسمى هذه العملية الإشعاع المحفز. وهذا يعني أن الفوتون يمكنه "استنساخ" فوتون متطابق من خلال عملية الإشعاع المحفز ، وبالتالي تحقيق تضخيم الضوء.

Sانبعاث البابوي

عندما تكون ذرة أو أيون أو انتقالات الإلكترون للجزيء من مستوى طاقة عالي إلى مستوى منخفض الطاقة ، فإنها تطلق فوتونات من كمية معينة من الطاقة ، والتي تسمى الانبعاثات التلقائية. انبعاث مثل هذه الفوتونات عشوائية ، وليس هناك تماسك بين الفوتونات المنبعثة ، مما يعني أن طورها وحالة الاستقطاب واتجاه الانتشار كلها عشوائية.

Sامتصاص الحوداؤ

عندما يمتص الإلكترون على مستوى الطاقة المنخفضة فوتون مع اختلاف مستوى الطاقة مساوياً لصالحه ، يمكن أن يكون متحمسًا لمستوى الطاقة العالي. وتسمى هذه العملية الامتصاص المحفز.

في الليزر ، عادةً ما يتم استخدام تجويف الرنين يتكون من مرايا متوازية لتعزيز عملية الإشعاع المحفزة. مرآة واحدة هي مرآة الانعكاس الكلي ، والمرآة الأخرى هي مرآة انعكاس شبه ، والتي يمكن أن تسمح لجزء من الليزر بالمرور.

تعكس الفوتونات الموجودة في وسط الليزر ذهابًا وإيابًا بين مرايا ، وكل انعكاس ينتج المزيد من الفوتونات من خلال عملية الإشعاع المحفزة ، وبالتالي تحقيق تضخيم الضوء. عندما تزداد شدة الضوء إلى حد ما ، يتم إنشاء الليزر من خلال مرآة عاكسة شبه.