O que é um laser? O princípio da geração de laser

O laser é uma das invenções importantes da humanidade, conhecida como a “luz mais brilhante”. Na vida diária, muitas vezes podemos ver várias aplicações de laser, como beleza a laser, soldagem a laser, matadores de mosquitos a laser e assim por diante. Hoje, vamos ter uma compreensão detalhada dos lasers e dos princípios por trás de sua geração.

O que é um laser?

Laser é uma fonte de luz que usa um laser para gerar um feixe de luz especial. Um laser gera luz laser inserindo energia de uma fonte de luz externa ou fonte de energia no material por meio do processo de radiação estimulada.

Um laser é um dispositivo óptico composto de um meio ativo (como gás, sólido ou líquido) que pode amplificar a luz e um refletor óptico. O meio ativo em um laser é geralmente um material selecionado e processado, e suas características determinam o comprimento de onda de saída do laser.

A luz gerada pelos lasers possui várias características únicas:

Em primeiro lugar, os lasers são luz monocromática com frequências e comprimentos de onda muito rigorosos, que podem atender a algumas necessidades ópticas especiais.

Em segundo lugar, o laser é uma luz coerente e a fase das ondas de luz é muito consistente, o que pode manter a intensidade da luz relativamente estável em longas distâncias.

Em terceiro lugar, os lasers são luzes altamente direcionais com feixes muito estreitos e excelente foco, que podem ser usados ​​para obter alta resolução espacial.

Laser é uma fonte de luz

O princípio da geração de laser

A geração do laser envolve três processos físicos básicos: radiação estimulada, emissão espontânea e absorção estimulada.

Sradiação estimulada

A radiação estimulada é a chave para a geração do laser. Quando um elétron em alto nível de energia é excitado por outro fóton, ele emite um fóton com a mesma energia, frequência, fase, estado de polarização e direção de propagação na direção desse fóton. Este processo é chamado de radiação estimulada. Ou seja, um fóton pode “clonar” um fóton idêntico através do processo de radiação estimulada, conseguindo assim a amplificação da luz.

Semissão espontânea

Quando um átomo, íon ou elétron de uma molécula transita de um nível de alta energia para um nível de baixa energia, ele libera fótons de uma certa quantidade de energia, o que é chamado de emissão espontânea. A emissão de tais fótons é aleatória e não há coerência entre os fótons emitidos, o que significa que sua fase, estado de polarização e direção de propagação são todos aleatórios.

Sabsorção estimulada

Quando um elétron em um nível de energia baixo absorve um fóton com uma diferença de nível de energia igual ao seu, ele pode ser excitado para um nível de energia alto. Este processo é chamado de absorção estimulada.

Nos lasers, uma cavidade ressonante composta por dois espelhos paralelos é normalmente utilizada para potencializar o processo de radiação estimulada. Um espelho é um espelho de reflexão total e o outro espelho é um espelho de semirreflexão, que pode permitir a passagem de uma parte do laser.

Os fótons no meio laser refletem para frente e para trás entre dois espelhos, e cada reflexão produz mais fótons através do processo de radiação estimulada, conseguindo assim a amplificação da luz. Quando a intensidade da luz aumenta até certo ponto, o laser é gerado através de um espelho semirrefletor.