Il laser è una delle invenzioni più importanti dell'umanità, noto come la "luce più brillante". Nella vita di tutti i giorni, possiamo spesso osservare diverse applicazioni del laser, come la laserterapia estetica, la saldatura laser, i dispositivi laser per l'eliminazione delle zanzare e così via. Oggi, approfondiremo la conoscenza dei laser e dei principi che ne regolano la generazione.
Cos'è un laser?
Il laser è una sorgente luminosa che utilizza un laser per generare un particolare fascio di luce. Un laser genera luce laser immettendo energia da una sorgente luminosa o da una fonte di alimentazione esterna nel materiale attraverso il processo di radiazione stimolata.
Un laser è un dispositivo ottico composto da un mezzo attivo (come un gas, un solido o un liquido) in grado di amplificare la luce e da un riflettore ottico. Il mezzo attivo in un laser è solitamente un materiale selezionato e trattato, e le sue caratteristiche determinano la lunghezza d'onda emessa dal laser.
La luce generata dai laser possiede diverse caratteristiche uniche:
Innanzitutto, i laser sono luce monocromatica con frequenze e lunghezze d'onda molto precise, che possono soddisfare alcune esigenze ottiche specifiche.
In secondo luogo, il laser è luce coerente e la fase delle onde luminose è molto uniforme, il che consente di mantenere un'intensità luminosa relativamente stabile su lunghe distanze.
In terzo luogo, i laser sono fonti di luce altamente direzionali con fasci molto stretti e un'eccellente capacità di focalizzazione, che possono essere utilizzate per ottenere un'elevata risoluzione spaziale.
Il laser è una sorgente luminosa
Il principio della generazione laser
La generazione del laser coinvolge tre processi fisici fondamentali: radiazione stimolata, emissione spontanea e assorbimento stimolato.
Sradiazione temporizzata
La radiazione stimolata è la chiave per la generazione 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 stessa direzione del fotone emesso. Questo processo è chiamato radiazione stimolata. In altre parole, un fotone può "clonare" un fotone identico attraverso il processo di radiazione stimolata, ottenendo così un'amplificazione della luce.
Semissione pontale
Quando un elettrone di un atomo, ione o molecola passa da un livello energetico elevato a uno basso, emette fotoni di una certa quantità di energia, fenomeno chiamato emissione spontanea. L'emissione di tali fotoni è casuale e non vi 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 temporizzato
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 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 riflessione parziale, consentendo il passaggio di una parte del raggio laser.
I fotoni presenti nel mezzo laser si riflettono avanti e indietro tra due specchi, e ogni riflessione produce ulteriori fotoni attraverso il processo di radiazione stimolata, ottenendo così un'amplificazione della luce. Quando l'intensità luminosa aumenta oltre un certo limite, il laser viene generato attraverso uno specchio semiriflettente.
Data di pubblicazione: 7 dicembre 2023
