El làser és un dels invents importants de la humanitat, conegut com la "llum més brillant". A la vida diària, sovint podem veure diverses aplicacions làser, com ara bellesa làser, soldadura làser, mata mosquits làser, etc. Avui, tinguem una comprensió detallada dels làsers i els principis darrere de la seva generació.
Què és un làser?
El làser és una font de llum que utilitza un làser per generar un feix de llum especial. Un làser genera llum làser introduint energia d'una font de llum externa o font d'energia al material mitjançant el procés de radiació estimulada.
Un làser és un dispositiu òptic format per un medi actiu (com ara gas, sòlid o líquid) que pot amplificar la llum i un reflector òptic. El medi actiu d'un làser sol ser un material seleccionat i processat, i les seves característiques determinen la longitud d'ona de sortida del làser.
La llum generada pels làsers té diverses característiques úniques:
En primer lloc, els làsers són llum monocromàtica amb freqüències i longituds d'ona molt estrictes, que poden satisfer algunes necessitats òptiques especials.
En segon lloc, el làser és una llum coherent i la fase de les ones de llum és molt consistent, cosa que pot mantenir una intensitat de llum relativament estable a llargues distàncies.
En tercer lloc, els làsers són una llum altament direccional amb feixos molt estrets i un excel·lent enfocament, que es poden utilitzar per aconseguir una alta resolució espacial.
El làser és una font de llum
El principi de generació làser
La generació de làser implica tres processos físics bàsics: radiació estimulada, emissió espontània i absorció estimulada.
Sradiació estimulada
La radiació estimulada és la clau per a la generació de làser. Quan un electró a un alt nivell d'energia és excitat per un altre fotó, emet un fotó amb la mateixa energia, freqüència, fase, estat de polarització i direcció de propagació en la direcció d'aquest fotó. Aquest procés s'anomena radiació estimulada. És a dir, un fotó pot "clonar" un fotó idèntic mitjançant el procés de radiació estimulada, aconseguint així l'amplificació de la llum.
Semissió pontània
Quan l'electró d'un àtom, ió o molècula passa d'un nivell d'energia alt a un nivell d'energia baix, allibera fotons d'una certa quantitat d'energia, que s'anomena emissió espontània. L'emissió d'aquests fotons és aleatòria i no hi ha coherència entre els fotons emesos, la qual cosa significa que la seva fase, estat de polarització i direcció de propagació són aleatòries.
Sabsorció estimulada
Quan un electró a un nivell d'energia baix absorbeix un fotó amb una diferència de nivell d'energia igual a la seva, es pot excitar a un nivell d'energia elevat. Aquest procés s'anomena absorció estimulada.
En els làsers, normalment s'utilitza una cavitat ressonant composta per dos miralls paral·lels per millorar el procés de radiació estimulada. Un mirall és un mirall de reflexió total i l'altre mirall és un mirall de semireflexió, que pot permetre que una part del làser passi.
Els fotons del medi làser es reflecteixen d'anada i tornada entre dos miralls, i cada reflexió produeix més fotons mitjançant el procés de radiació estimulada, aconseguint així l'amplificació de la llum. Quan la intensitat de la llum augmenta fins a cert punt, el làser es genera a través d'un mirall semireflectant.
Hora de publicació: 07-12-2023
