Il laser è una delle invenzioni più importanti dell'umanità, noto come "la luce più brillante". Nella vita quotidiana, possiamo spesso vedere diverse applicazioni laser, come la bellezza laser, la saldatura laser, gli insetticidi laser e così via. Oggi, approfondiremo la conoscenza dei laser e dei principi alla base della loro generazione.
Cos'è un laser?
Il laser è una sorgente luminosa che utilizza un laser per generare uno speciale fascio di luce. Un laser genera luce laser immettendo energia da una sorgente luminosa esterna o da una fonte di alimentazione nel materiale attraverso il processo di radiazione stimolata.
Un laser è un dispositivo ottico composto da un mezzo attivo (come gas, solido o liquido) in grado di amplificare la luce e da un riflettore ottico. Il mezzo attivo in un laser è solitamente un materiale selezionato e lavorato, e le sue caratteristiche determinano la lunghezza d'onda di uscita del laser.
La luce generata dai laser presenta diverse caratteristiche uniche:
In primo luogo, i laser sono luce monocromatica con frequenze e lunghezze d'onda molto rigide, in grado di soddisfare alcune esigenze ottiche particolari.
In secondo luogo, il laser è luce coerente e la fase delle onde luminose è molto costante, il che consente di mantenere un'intensità luminosa relativamente stabile su lunghe distanze.
In terzo luogo, i laser sono luce altamente direzionale con fasci molto stretti e un'eccellente messa a fuoco, che può essere utilizzata per ottenere un'elevata risoluzione spaziale.
Il laser è una fonte di luce
Il principio della generazione laser
La generazione del laser coinvolge tre processi fisici di base: radiazione stimolata, emissione spontanea e assorbimento stimolato.
Sradiazione stimolata
La radiazione stimolata è la chiave per la generazione del laser. Quando un elettrone ad alto livello energetico viene eccitato da un altro fotone, emette un fotone con la stessa energia, frequenza, fase, stato di polarizzazione e direzione di propagazione nella direzione di quel fotone. Questo processo è chiamato radiazione stimolata. Vale a dire che un fotone può "clonare" un fotone identico attraverso il processo di radiazione stimolata, ottenendo così un'amplificazione della luce.
Semissione spontanea
Quando l'elettrone di un atomo, ione o molecola passa da un livello energetico elevato a uno basso, rilascia fotoni di una certa quantità di energia, fenomeno chiamato emissione spontanea. L'emissione di tali fotoni è casuale e non c'è coerenza tra i fotoni emessi, il che significa che la loro fase, lo stato di polarizzazione e la direzione di propagazione sono tutti casuali.
Sassorbimento stimolato
Quando un elettrone a basso livello energetico assorbe un fotone con una differenza di livello energetico pari alla propria, può essere eccitato a un livello energetico più elevato. Questo processo è chiamato assorbimento stimolato.
Nei laser, per potenziare il processo di radiazione stimolata, si utilizza solitamente una cavità risonante composta da due specchi paralleli. Uno specchio è a riflessione totale, mentre l'altro è a semiriflessione, consentendo il passaggio di una porzione del fascio laser.
I fotoni nel mezzo laser si riflettono avanti e indietro tra due specchi e ogni riflessione produce più fotoni attraverso il processo di radiazione stimolata, ottenendo così un'amplificazione della luce. Quando l'intensità della luce aumenta fino a un certo punto, il laser viene generato attraverso uno specchio semiriflettente.
Data di pubblicazione: 07-12-2023
