Apa itu laser? Prinsip generasi laser

Laser adalah salah satu ciptaan penting manusia, yang dikenali sebagai "cahaya terang". Dalam kehidupan seharian, kita sering dapat melihat pelbagai aplikasi laser, seperti kecantikan laser, kimpalan laser, pembunuh nyamuk laser, dan sebagainya. Hari ini, mari kita pemahaman terperinci tentang laser dan prinsip -prinsip di sebalik generasi mereka.

Apa itu laser?

Laser adalah sumber cahaya yang menggunakan laser untuk menghasilkan sinar khas cahaya. Laser menghasilkan cahaya lasing dengan memasukkan tenaga dari sumber cahaya luaran atau sumber kuasa ke dalam bahan melalui proses radiasi yang dirangsang.

Laser adalah peranti optik yang terdiri daripada medium aktif (seperti gas, pepejal, atau cecair) yang dapat menguatkan cahaya dan reflektor optik. Medium aktif dalam laser biasanya merupakan bahan yang dipilih dan diproses, dan ciri -cirinya menentukan panjang gelombang output laser.

Cahaya yang dihasilkan oleh laser mempunyai beberapa ciri unik:

Pertama, laser adalah cahaya monokromatik dengan frekuensi dan panjang gelombang yang sangat ketat, yang dapat memenuhi beberapa keperluan optik khas.

Kedua, laser adalah cahaya yang koheren, dan fasa gelombang cahaya sangat konsisten, yang dapat mengekalkan intensitas cahaya yang stabil dalam jarak jauh.

Ketiga, laser adalah cahaya yang sangat berarah dengan rasuk yang sangat sempit dan fokus yang sangat baik, yang boleh digunakan untuk mencapai resolusi spatial yang tinggi.

Laser adalah sumber cahaya

Prinsip generasi laser

Penjanaan laser melibatkan tiga proses fizikal asas: radiasi yang dirangsang, pelepasan spontan, dan penyerapan yang dirangsang.

SSinaran yang dijatuhkan

Sinaran yang dirangsang adalah kunci kepada generasi laser. Apabila elektron pada tahap tenaga yang tinggi teruja oleh foton lain, ia memancarkan foton dengan tenaga, kekerapan, fasa, keadaan polarisasi, dan arah penyebaran yang sama ke arah foton itu. Proses ini dipanggil radiasi yang dirangsang. Maksudnya, foton boleh "mengklon" foton yang sama melalui proses radiasi yang dirangsang, dengan itu mencapai penguatan cahaya.

Spelepasan pontan

Apabila atom, ion, atau peralihan elektron molekul dari tahap tenaga yang tinggi ke tahap tenaga yang rendah, ia melepaskan foton sejumlah tenaga, yang dipanggil pelepasan spontan. Pelepasan foton tersebut adalah rawak, dan tidak ada koheren antara foton yang dipancarkan, yang bermaksud fasa mereka, keadaan polarisasi, dan arah penyebaran adalah semua rawak.

Spenyerapan yang ditetapkan

Apabila elektron pada tahap tenaga yang rendah menyerap foton dengan perbezaan tahap tenaga sama dengan sendiri, ia boleh teruja dengan tahap tenaga yang tinggi. Proses ini dipanggil penyerapan yang dirangsang.

Di laser, rongga resonan yang terdiri daripada dua cermin selari biasanya digunakan untuk meningkatkan proses radiasi yang dirangsang. Satu cermin adalah cermin refleksi total, dan cermin yang lain adalah cermin refleksi separuh, yang membolehkan sebahagian laser melewati.

Foton dalam medium laser mencerminkan bolak -balik antara dua cermin, dan setiap refleksi menghasilkan lebih banyak foton melalui proses radiasi yang dirangsang, dengan itu mencapai penguatan cahaya. Apabila intensiti cahaya meningkat pada tahap tertentu, laser dihasilkan melalui cermin separuh mencerminkan.