Laser je jedním z důležitých vynálezů lidstva, známý jako „nejjasnější světlo“. V každodenním životě se často setkáváme s různými laserovými aplikacemi, jako je laserová kosmetika, laserové svařování, laserové hubení komárů atd. Dnes se podrobněji podíváme na lasery a principy jejich vzniku.
Co je to laser?
Laser je světelný zdroj, který využívá laser k generování speciálního světelného paprsku. Laser generuje laserové světlo vstupem energie z externího světelného zdroje nebo zdroje energie do materiálu prostřednictvím procesu stimulovaného záření.
Laser je optické zařízení složené z aktivního média (například plynu, pevné látky nebo kapaliny), které může zesilovat světlo, a optického reflektoru. Aktivní médium v laseru je obvykle vybraný a zpracovaný materiál a jeho vlastnosti určují výstupní vlnovou délku laseru.
Světlo generované lasery má několik jedinečných vlastností:
Za prvé, lasery jsou monochromatické světlo s velmi striktně stanovenými frekvencemi a vlnovými délkami, které může splňovat některé speciální optické požadavky.
Za druhé, laser je koherentní světlo a fáze světelných vln je velmi konzistentní, což umožňuje udržovat relativně stabilní intenzitu světla na velké vzdálenosti.
Za třetí, lasery vydávají vysoce směrové světlo s velmi úzkými paprsky a vynikajícím zaostřováním, které lze využít k dosažení vysokého prostorového rozlišení.
Laser je zdroj světla
Princip generování laseru
Generování laseru zahrnuje tři základní fyzikální procesy: stimulované záření, spontánní emisi a stimulovanou absorpci.
Sstimulované záření
Stimulované záření je klíčem k laserové generaci. Když je elektron na vysoké energetické hladině excitován jiným fotonem, vyzáří foton se stejnou energií, frekvencí, fází, polarizačním stavem a směrem šíření ve směru tohoto fotonu. Tento proces se nazývá stimulované záření. To znamená, že foton může „klonovat“ identický foton procesem stimulovaného záření, čímž dosáhne zesílení světla.
Sspontánní emise
Když elektron atomu, iontu nebo molekuly přejde z vysoké energetické hladiny na nízkou energetickou hladinu, uvolní fotony o určitém množství energie, což se nazývá spontánní emise. Emise takových fotonů je náhodná a mezi emitovanými fotony neexistuje koherence, což znamená, že jejich fáze, polarizační stav a směr šíření jsou náhodné.
Sstimulovaná absorpce
Když elektron na nízké energetické hladině absorbuje foton s rozdílem energetických hladin rovným jeho vlastní, může být excitován na vysokou energetickou hladinu. Tento proces se nazývá stimulovaná absorpce.
V laserech se obvykle používá rezonanční dutina složená ze dvou rovnoběžných zrcadel k vylepšení procesu stimulovaného záření. Jedno zrcadlo je zrcadlo úplného odrazu a druhé zrcadlo je zrcadlo poloreflexní, které umožňuje průchod části laseru.
Fotony v laserovém médiu se odrážejí tam a zpět mezi dvěma zrcadly a každý odraz produkuje více fotonů prostřednictvím stimulovaného záření, čímž se dosahuje zesílení světla. Když se intenzita světla zvýší do určité míry, laser je generován poloreflexním zrcadlem.
Čas zveřejnění: 7. prosince 2023
