A lézer az emberiség egyik fontos találmánya, a „legfényesebb fény” néven ismert. A mindennapi életben gyakran találkozhatunk különféle lézeralkalmazásokkal, például lézeres szépségápolással, lézerhegesztéssel, lézeres szúnyogirtókkal és így tovább. Ma ismerjük meg részletesen a lézereket és a létrehozásuk mögött rejlő elveket.
Mi az a lézer?
A lézer egy fényforrás, amely lézer segítségével speciális fénysugarat állít elő. A lézer lézerfényt állít elő úgy, hogy egy külső fényforrásból vagy energiaforrásból energiát visz be az anyagba, stimulált sugárzással.
A lézer egy olyan optikai eszköz, amely aktív közegből (például gázból, szilárd anyagból vagy folyadékból) áll, amely képes felerősíteni a fényt, és egy optikai reflektorból. A lézerben az aktív közeg általában egy kiválasztott és feldolgozott anyag, amelynek jellemzői határozzák meg a lézer kimeneti hullámhosszát.
A lézerek által keltett fény számos egyedi tulajdonsággal rendelkezik:
Először is, a lézerek monokromatikus fények, nagyon szigorú frekvenciákkal és hullámhosszokkal, amelyek bizonyos speciális optikai igényeket is kielégíthetnek.
Másodszor, a lézer koherens fény, és a fényhullámok fázisa nagyon konzisztens, ami viszonylag stabil fényintenzitást képes fenntartani nagy távolságokon.
Harmadszor, a lézerek erősen irányított fények, nagyon keskeny nyalábokkal és kiváló fókuszálással, amelyek segítségével nagy térbeli felbontás érhető el.
A lézer fényforrás
A lézergenerálás elve
A lézer előállítása három alapvető fizikai folyamatot foglal magában: stimulált sugárzást, spontán emissziót és stimulált abszorpciót.
Sstimulált sugárzás
A stimulált sugárzás a lézergenerálás kulcsa. Ha egy nagy energiaszintű elektront egy másik foton gerjeszt, akkor az adott foton irányába azonos energiájú, frekvenciájú, fázisú, polarizációs állapotú és terjedési irányú fotont bocsát ki. Ezt a folyamatot stimulált sugárzásnak nevezik. Ez azt jelenti, hogy egy foton képes „klónozni” egy azonos fotont a stimulált sugárzás folyamatán keresztül, ezáltal elérve a fény felerősítését.
Spontán kibocsátás
Amikor egy atom, ion vagy molekula elektronja magas energiaszintről alacsony energiájú szintre lép át, bizonyos mennyiségű energiájú fotonokat szabadít fel, amit spontán emissziónak nevezünk. Az ilyen fotonok kibocsátása véletlenszerű, és nincs koherencia a kibocsátott fotonok között, ami azt jelenti, hogy fázisuk, polarizációs állapotuk és terjedési irányuk véletlenszerű.
Sstimulált felszívódás
Ha egy alacsony energiaszintű elektron a sajátjával megegyező energiaszint-különbséggel nyel el egy fotont, akkor az magas energiaszintre gerjeszthető. Ezt a folyamatot stimulált felszívódásnak nevezik.
A lézereknél általában két párhuzamos tükörből álló rezonáns üreget használnak a stimulált sugárzási folyamat fokozására. Az egyik tükör egy teljes visszaverő tükör, a másik pedig egy félig visszaverő tükör, amely lehetővé teszi a lézer egy részének áthaladását.
A lézeres közegben lévő fotonok oda-vissza verődnek két tükör között, és minden egyes visszaverődés több fotont termel a stimulált sugárzási folyamaton keresztül, ezáltal a fény felerősödését éri el. Amikor a fény intenzitása bizonyos mértékig megnő, a lézer egy félig visszaverő tükörön keresztül jön létre.
Feladás időpontja: 2023. december 07
