Lāzers ir viens no svarīgākajiem cilvēces izgudrojumiem, kas pazīstams kā "spožākā gaisma". Ikdienā mēs bieži varam redzēt dažādus lāzera pielietojumus, piemēram, lāzera skaistumkopšanā, lāzera metināšanā, lāzera odu iznīcinātājos utt. Šodien aplūkosim detalizētu lāzeru izpratni un to ģenerēšanas principus.
Kas ir lāzers?
Lāzers ir gaismas avots, kas izmanto lāzeru, lai ģenerētu īpašu gaismas staru. Lāzers ģenerē lāzera gaismu, ievadot materiālā enerģiju no ārēja gaismas avota vai barošanas avota, izmantojot stimulētu starojumu.
Lāzers ir optiska ierīce, kas sastāv no aktīvas vides (piemēram, gāzes, cietas vielas vai šķidruma), kas var pastiprināt gaismu, un optiskā atstarotāja. Lāzera aktīvā vide parasti ir izvēlēts un apstrādāts materiāls, un tā īpašības nosaka lāzera izejas viļņa garumu.
Lāzera radītajai gaismai ir vairākas unikālas īpašības:
Pirmkārt, lāzeri ir monohromatiska gaisma ar ļoti stingrām frekvencēm un viļņu garumiem, kas var apmierināt dažas īpašas optiskās vajadzības.
Otrkārt, lāzers ir koherenta gaisma, un gaismas viļņu fāze ir ļoti vienmērīga, kas var uzturēt relatīvi stabilu gaismas intensitāti lielos attālumos.
Treškārt, lāzeri ir ļoti virzīta gaisma ar ļoti šauriem stariem un lielisku fokusēšanu, ko var izmantot, lai sasniegtu augstu telpisko izšķirtspēju.
Lāzers ir gaismas avots
Lāzera ģenerēšanas princips
Lāzera ģenerēšana ietver trīs pamata fizikālus procesus: stimulētu starojumu, spontānu emisiju un stimulētu absorbciju.
Sstimulēta starojuma
Stimulētais starojums ir lāzera ģenerēšanas atslēga. Kad elektronu augstā enerģijas līmenī ierosina cits fotons, tas izstaro fotonu ar tādu pašu enerģiju, frekvenci, fāzi, polarizācijas stāvokli un izplatīšanās virzienu šī fotona virzienā. Šo procesu sauc par stimulēto starojumu. Tas nozīmē, ka fotons var "klonēt" identisku fotonu, izmantojot stimulētā starojuma procesu, tādējādi panākot gaismas pastiprināšanu.
Sspontāna emisija
Kad atoma, jona vai molekulas elektrons pāriet no augsta enerģijas līmeņa uz zemu enerģijas līmeni, tas izdala noteikta enerģijas daudzuma fotonus, ko sauc par spontānu emisiju. Šādu fotonu emisija ir nejauša, un starp izstarotajiem fotoniem nav koherences, kas nozīmē, ka to fāze, polarizācijas stāvoklis un izplatīšanās virziens ir nejauši.
Sstimulēta absorbcija
Kad elektrons zemā enerģijas līmenī absorbē fotonu ar enerģijas līmeņu starpību, kas ir vienāda ar tā paša fotona enerģijas starpību, tas var tikt ierosināts līdz augstam enerģijas līmenim. Šo procesu sauc par stimulētu absorbciju.
Lāzeros parasti tiek izmantots rezonanses dobums, kas sastāv no diviem paralēliem spoguļiem, lai pastiprinātu stimulētā starojuma procesu. Viens spogulis ir pilnīgas atstarošanas spogulis, bet otrs ir daļējas atstarošanas spogulis, kas var ļaut daļai lāzera starojuma iziet cauri.
Lāzera vidē esošie fotoni atstarojas starp diviem spoguļiem, un katrs atstarojums stimulētā starojuma procesā rada vairāk fotonu, tādējādi panākot gaismas pastiprināšanu. Kad gaismas intensitāte zināmā mērā palielinās, lāzers tiek ģenerēts caur daļēji atstarojošu spoguli.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 7. decembris
