לייזר הוא אחת ההמצאות החשובות של האנושות, המכונה "האור הבהיר ביותר". בחיי היומיום, אנו יכולים לראות לעיתים קרובות יישומי לייזר שונים, כגון לייזר ביוטי, ריתוך לייזר, קוטלי יתושים בלייזר וכו'. היום, בואו לקבל הבנה מפורטת של לייזרים ואת העקרונות מאחורי הדור שלהם.
מה זה לייזר?
לייזר הוא מקור אור המשתמש בלייזר כדי ליצור אלומת אור מיוחדת. לייזר מייצר אור לייזר על ידי הזנת אנרגיה ממקור אור חיצוני או מקור כוח לתוך החומר באמצעות תהליך של קרינה מגורה.
לייזר הוא מכשיר אופטי המורכב ממדיום פעיל (כגון גז, מוצק או נוזל) שיכול להגביר אור ומחזיר אופטי. המדיום הפעיל בלייזר הוא בדרך כלל חומר נבחר ומעובד, ומאפייניו קובעים את אורך הגל הפלט של הלייזר.
לאור שנוצר על ידי לייזרים יש מספר מאפיינים ייחודיים:
ראשית, לייזרים הם אור מונוכרומטי עם תדרים ואורכי גל קפדניים מאוד, שיכולים לענות על כמה צרכים אופטיים מיוחדים.
שנית, לייזר הוא אור קוהרנטי, והשלב של גלי האור הוא עקבי מאוד, מה שיכול לשמור על עוצמת אור יציבה יחסית למרחקים ארוכים.
שלישית, לייזרים הם אור כיווני מאוד עם אלומות צרות מאוד ומיקוד מעולה, שניתן להשתמש בהם כדי להשיג רזולוציה מרחבית גבוהה.
לייזר הוא מקור אור
העיקרון של יצירת לייזר
יצירת הלייזר כרוכה בשלושה תהליכים פיזיקליים בסיסיים: קרינה מעוררת, פליטה ספונטנית וספיגה מעוררת.
Sקרינה מתוזמנת
קרינה מגורה היא המפתח ליצירת לייזר. כאשר אלקטרון ברמת אנרגיה גבוהה מתרגש על ידי פוטון אחר, הוא פולט פוטון עם אותה אנרגיה, תדר, פאזה, מצב קיטוב וכיוון התפשטות בכיוון של אותו פוטון. תהליך זה נקרא קרינה מגורה. כלומר, פוטון יכול "לשבט" פוטון זהה בתהליך של קרינה מגורה, ובכך להשיג הגברה של האור.
Sפליטה פונטנית
כאשר האלקטרון של אטום, יון או מולקולה עובר מרמת אנרגיה גבוהה לרמת אנרגיה נמוכה, הוא משחרר פוטונים בכמות מסוימת של אנרגיה, הנקראת פליטה ספונטנית. הפליטה של פוטונים כאלה היא אקראית, ואין קוהרנטיות בין הפוטונים הנפלטים, מה שאומר שהשלב, מצב הקיטוב וכיוון ההתפשטות שלהם כולם אקראיים.
Sספיגה מתוזמנת
כאשר אלקטרון ברמת אנרגיה נמוכה סופג פוטון עם הפרש רמת אנרגיה השווה לשלו, ניתן לעורר אותו לרמת אנרגיה גבוהה. תהליך זה נקרא ספיגה מעוררת.
בלייזרים, חלל תהודה המורכב משתי מראות מקבילות משמש בדרך כלל כדי לשפר את תהליך הקרינה המגורה. מראה אחת היא מראה השתקפות מלאה, והמראה השנייה היא מראה חצי השתקפות, שיכולה לאפשר לחלק מהלייזר לעבור דרכה.
הפוטונים במדיום הלייזר משתקפים קדימה ואחורה בין שתי מראות, וכל השתקפות מייצרת יותר פוטונים באמצעות תהליך הקרינה המגורה, ובכך משיגה הגברה של האור. כאשר עוצמת האור עולה במידה מסוימת, לייזר נוצר דרך מראה חצי מחזירה.
זמן פרסום: דצמבר 07-2023
