Laser je jedan od važnih izuma čovječanstva, poznat kao “najsjajnije svjetlo”. U svakodnevnom životu često možemo vidjeti razne primjene lasera, kao što su laser za uljepšavanje, lasersko zavarivanje, lasersko uništavanje komaraca i tako dalje. Danas ćemo detaljno razumjeti lasere i principe koji stoje iza njihove generacije.
Što je laser?
Laser je izvor svjetlosti koji koristi laser za stvaranje posebne zrake svjetlosti. Laser generira lasersku svjetlost unosom energije iz vanjskog izvora svjetlosti ili izvora energije u materijal kroz proces stimuliranog zračenja.
Laser je optički uređaj sastavljen od aktivnog medija (kao što je plin, krutina ili tekućina) koji može pojačati svjetlost i optičkog reflektora. Aktivni medij u laseru najčešće je odabran i obrađen materijal, a njegove karakteristike određuju izlaznu valnu duljinu lasera.
Svjetlost koju stvaraju laseri ima nekoliko jedinstvenih karakteristika:
Prvo, laseri su monokromatsko svjetlo s vrlo strogim frekvencijama i valnim duljinama, koje mogu zadovoljiti neke posebne optičke potrebe.
Drugo, laser je koherentna svjetlost, a faza svjetlosnih valova je vrlo konzistentna, što može održavati relativno stabilan intenzitet svjetlosti na velikim udaljenostima.
Treće, laseri su visoko usmjerena svjetlost s vrlo uskim snopovima i izvrsnim fokusiranjem, čime se može postići visoka prostorna rezolucija.
Laser je izvor svjetlosti
Princip generiranja lasera
Generiranje lasera uključuje tri osnovna fizikalna procesa: stimulirano zračenje, spontanu emisiju i stimuliranu apsorpciju.
Sstimulirano zračenje
Stimulirano zračenje je ključ za lasersko generiranje. Kada je elektron na visokoj energetskoj razini pobuđen drugim fotonom, on emitira foton s istom energijom, frekvencijom, fazom, stanjem polarizacije i smjerom širenja u smjeru tog fotona. Taj se proces naziva stimulirano zračenje. Odnosno, foton može procesom stimuliranog zračenja “klonirati” identični foton i time postići pojačanje svjetlosti.
Spontana emisija
Kada elektron atoma, iona ili molekule prijeđe s visoke energetske razine na nisku energetsku razinu, oslobađa fotone određene količine energije, što se naziva spontana emisija. Emisija takvih fotona je slučajna i nema koherencije između emitiranih fotona, što znači da su njihova faza, stanje polarizacije i smjer širenja slučajni.
Sstimulirana apsorpcija
Kada elektron na niskoj energetskoj razini apsorbira foton s energetskom razlikom jednakom vlastitoj, može se pobuditi na visoku energetsku razinu. Taj se proces naziva stimulirana apsorpcija.
U laserima se obično koristi rezonantna šupljina sastavljena od dva paralelna zrcala za pojačavanje procesa stimuliranog zračenja. Jedno zrcalo je zrcalo s potpunom refleksijom, a drugo zrcalo je polurefleksijsko zrcalo, koje može omogućiti prolazak dijela lasera.
Fotoni u laserskom mediju reflektiraju se naprijed-natrag između dva zrcala, a svaki odraz proizvodi više fotona kroz proces stimuliranog zračenja, čime se postiže pojačanje svjetlosti. Kada se intenzitet svjetlosti poveća do određene mjere, laser se generira kroz polureflektirajuće zrcalo.
Vrijeme objave: 7. prosinca 2023
