Laser adalah salah satu ciptaan penting manusia, yang dikenali sebagai "cahaya paling terang". Dalam kehidupan seharian, kita sering dapat melihat pelbagai aplikasi laser, seperti kecantikan laser, kimpalan laser, laser pembunuh nyamuk, dan sebagainya. Hari ini, mari kita memahami secara terperinci tentang laser dan prinsip di sebalik penjanaan mereka.
Apakah laser?
Laser ialah sumber cahaya yang menggunakan laser untuk menghasilkan pancaran cahaya khas. Laser menjana cahaya pengikat dengan memasukkan tenaga daripada sumber cahaya luaran atau sumber kuasa ke dalam bahan melalui proses sinaran yang dirangsang.
Laser ialah peranti optik yang terdiri daripada medium aktif (seperti gas, pepejal, atau cecair) yang boleh menguatkan cahaya dan pemantul optik. Medium aktif dalam laser biasanya merupakan bahan terpilih dan diproses, dan ciri-cirinya menentukan panjang gelombang keluaran laser.
Cahaya yang dihasilkan oleh laser mempunyai beberapa ciri unik:
Pertama, laser adalah cahaya monokromatik dengan frekuensi dan panjang gelombang yang sangat ketat, yang boleh memenuhi beberapa keperluan optik khas.
Kedua, laser adalah cahaya koheren, dan fasa gelombang cahaya sangat konsisten, yang boleh mengekalkan keamatan cahaya yang agak stabil pada jarak jauh.
Ketiga, laser adalah cahaya yang sangat berarah dengan rasuk yang sangat sempit dan pemfokusan yang sangat baik, yang boleh digunakan untuk mencapai resolusi spatial yang tinggi.
Laser adalah sumber cahaya
Prinsip penjanaan laser
Penjanaan laser melibatkan tiga proses fizikal asas: sinaran yang dirangsang, pelepasan spontan, dan penyerapan yang dirangsang.
Ssinaran yang digerakkan
Sinaran yang dirangsang adalah kunci kepada penjanaan laser. Apabila elektron pada tahap tenaga tinggi teruja oleh foton lain, ia mengeluarkan foton dengan tenaga, frekuensi, fasa, keadaan polarisasi dan arah perambatan yang sama ke arah foton itu. Proses ini dipanggil sinaran yang dirangsang. Maksudnya, foton boleh "mengklon" foton yang sama melalui proses sinaran yang dirangsang, dengan itu mencapai penguatan cahaya.
Spelepasan pontan
Apabila atom, ion, atau elektron molekul beralih daripada tahap tenaga tinggi ke tahap tenaga rendah, ia membebaskan foton sejumlah tenaga tertentu, yang dipanggil pelepasan spontan. Pancaran foton tersebut adalah rawak, dan tidak ada keselarasan antara foton yang dipancarkan, yang bermaksud fasa, keadaan polarisasi dan arah perambatannya semuanya rawak.
Spenyerapan terstimulasi
Apabila elektron pada tahap tenaga rendah menyerap foton dengan perbezaan tahap tenaga yang sama dengannya, ia boleh teruja ke tahap tenaga yang tinggi. Proses ini dipanggil penyerapan dirangsang.
Dalam laser, rongga resonan yang terdiri daripada dua cermin selari biasanya digunakan untuk meningkatkan proses sinaran yang dirangsang. Satu cermin ialah cermin pantulan total, dan cermin lain ialah cermin separuh pantulan, yang boleh membenarkan sebahagian daripada laser melaluinya.
Foton dalam medium laser memantul bolak-balik antara dua cermin, dan setiap pantulan menghasilkan lebih banyak foton melalui proses sinaran yang dirangsang, dengan itu mencapai penguatan cahaya. Apabila keamatan cahaya meningkat ke tahap tertentu, laser dihasilkan melalui cermin separa pemantul.
Masa siaran: Dis-07-2023
