რა არის ლაზერი? ლაზერის გენერაციის პრინციპი

ლაზერი კაცობრიობის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი გამოგონებაა, რომელიც ცნობილია როგორც „ყველაზე კაშკაშა სინათლე“. ყოველდღიურ ცხოვრებაში ხშირად ვხედავთ ლაზერის სხვადასხვა გამოყენებას, როგორიცაა ლაზერული კოსმეტიკა, ლაზერული შედუღება, ლაზერული კოღოების მკვლელები და ა.შ. დღეს მოდით, დეტალურად გავიგოთ ლაზერები და მათი გენერაციის პრინციპები.

რა არის ლაზერი?

ლაზერი არის სინათლის წყარო, რომელიც იყენებს ლაზერს სინათლის სპეციალური სხივის გენერირებისთვის. ლაზერი წარმოქმნის ლაზერულ სინათლეს გარე სინათლის წყაროდან ან ენერგიის წყაროდან მასალაში შეყვანით სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის მეშვეობით.

ლაზერი არის ოპტიკური მოწყობილობა, რომელიც შედგება აქტიური გარემოსგან (მაგალითად, აირი, მყარი ან თხევადი), რომელსაც შეუძლია სინათლის გამაძლიერებელი და ოპტიკური რეფლექტორისგან. ლაზერში აქტიური გარემო, როგორც წესი, შერჩეული და დამუშავებული მასალაა და მისი მახასიათებლები განსაზღვრავს ლაზერის გამომავალ ტალღის სიგრძეს.

ლაზერის მიერ წარმოქმნილ სინათლეს რამდენიმე უნიკალური მახასიათებელი აქვს:

პირველ რიგში, ლაზერები მონოქრომატული სინათლეა ძალიან მკაცრი სიხშირეებითა და ტალღის სიგრძით, რამაც შეიძლება დააკმაყოფილოს გარკვეული სპეციალური ოპტიკური საჭიროებები.

მეორეც, ლაზერი არის თანმიმდევრული სინათლე და სინათლის ტალღების ფაზა ძალიან თანმიმდევრულია, რაც საშუალებას იძლევა შეინარჩუნოს შედარებით სტაბილური სინათლის ინტენსივობა დიდ დისტანციებზე.

მესამე, ლაზერები წარმოადგენენ მაღალმიმართულებიან სინათლეს ძალიან ვიწრო სხივებითა და შესანიშნავი ფოკუსირებით, რომელთა გამოყენება შესაძლებელია მაღალი სივრცითი გარჩევადობის მისაღწევად.

ლაზერი სინათლის წყაროა

ლაზერული გენერაციის პრინციპი

ლაზერის გენერაცია მოიცავს სამ ძირითად ფიზიკურ პროცესს: სტიმულირებულ გამოსხივებას, სპონტანურ გამოსხივებას და სტიმულირებულ შთანთქმას.

Sსტიმულირებული რადიაცია

სტიმულირებული გამოსხივება ლაზერის გენერირების გასაღებია. როდესაც მაღალი ენერგიის დონის მქონე ელექტრონი აღიგზნება სხვა ფოტონით, ის ასხივებს ფოტონს იგივე ენერგიით, სიხშირით, ფაზით, პოლარიზაციის მდგომარეობითა და გავრცელების მიმართულებით ამ ფოტონის მიმართულებით. ამ პროცესს სტიმულირებული გამოსხივება ეწოდება. ანუ, ფოტონს შეუძლია იდენტური ფოტონის „კლონირება“ სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის მეშვეობით, რითაც მიიღწევა სინათლის გაძლიერება.

Sპონტანური გამონაბოლქვი

როდესაც ატომის, იონის ან მოლეკულის ელექტრონი მაღალი ენერგიის დონიდან დაბალ ენერგიის დონეზე გადადის, ის გამოყოფს გარკვეული რაოდენობის ენერგიის ფოტონებს, რასაც სპონტანური ემისია ეწოდება. ასეთი ფოტონების ემისია შემთხვევითია და გამოსხივებულ ფოტონებს შორის არ არსებობს კოჰერენტულობა, რაც ნიშნავს, რომ მათი ფაზა, პოლარიზაციის მდგომარეობა და გავრცელების მიმართულება შემთხვევითია.

Sსტიმულირებული შეწოვა

როდესაც დაბალი ენერგეტიკული დონის მქონე ელექტრონი შთანთქავს ფოტონს, რომლის ენერგეტიკული დონის სხვაობა მისივე ენერგეტიკული დონის ტოლია, მისი აღგზნება შესაძლებელია მაღალ ენერგეტიკულ დონემდე. ამ პროცესს სტიმულირებული შთანთქმა ეწოდება.

ლაზერებში, სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის გასაძლიერებლად, როგორც წესი, გამოიყენება ორი პარალელური სარკისგან შემდგარი რეზონანსული ღრუ. ერთი სარკე არის სრული არეკვლის სარკე, ხოლო მეორე სარკე არის ნახევრად არეკვლის სარკე, რომლის მეშვეობითაც ლაზერის ნაწილი გადის.

ლაზერულ გარემოში არსებული ფოტონები ორ სარკეს შორის აირეკლება და თითოეული არეკვლა სტიმულირებული გამოსხივების პროცესის მეშვეობით მეტ ფოტონს წარმოქმნის, რითაც მიიღწევა სინათლის გაძლიერება. როდესაც სინათლის ინტენსივობა გარკვეულწილად იზრდება, ლაზერი ნახევრად ამრეკლავი სარკის მეშვეობით წარმოიქმნება.