Ce este un laser? Principiul generarii cu laser

Laserul este una dintre invențiile importante ale umanității, cunoscută sub numele de „cea mai strălucitoare lumină”. În viața de zi cu zi, putem vedea adesea diverse aplicații cu laser, cum ar fi frumusețea laser, sudarea laser, ucigașii cu țânțari laser și așa mai departe. Astăzi, să avem o înțelegere detaliată a laserelor și a principiilor din spatele generației lor.

Ce este un laser?

Laserul este o sursă de lumină care folosește un laser pentru a genera un fascicul special de lumină. Un laser generează lumină lasing prin introducerea energiei dintr -o sursă de lumină externă sau o sursă de alimentare în material prin procesul de radiații stimulate.

Un laser este un dispozitiv optic compus dintr -un mediu activ (cum ar fi gaz, solid sau lichid) care poate amplifica lumina și un reflector optic. Mediul activ într -un laser este de obicei un material selectat și procesat, iar caracteristicile sale determină lungimea de undă de ieșire a laserului.

Lumina generată de lasere are mai multe caracteristici unice:

În primul rând, laserele sunt lumină monocromatică, cu frecvențe foarte stricte și lungimi de undă, care pot satisface unele nevoi optice speciale.

În al doilea rând, laserul este o lumină coerentă, iar faza undelor de lumină este foarte consistentă, ceea ce poate menține intensitatea luminii relativ stabile pe distanțe lungi.

În al treilea rând, laserele sunt o lumină extrem de direcțională, cu fascicule foarte înguste și focalizare excelentă, care poate fi utilizată pentru a obține o rezoluție spațială ridicată.

Laserul este o sursă de lumină

Principiul generarii cu laser

Generarea laserului implică trei procese fizice de bază: radiații stimulate, emisii spontane și absorbție stimulată.

SRadiație timulată

Radiația stimulată este cheia generarii cu laser. Când un electron la un nivel de energie ridicat este excitat de un alt foton, emite un foton cu aceeași energie, frecvență, fază, stare de polarizare și direcție de propagare în direcția acelui foton. Acest proces se numește radiații stimulate. Adică, un foton poate „clona” un foton identic prin procesul de radiații stimulate, obținând astfel amplificarea luminii.

Semisie pontană

Când un atom, ion sau electroni de moleculie trece de la un nivel de energie ridicat la un nivel de energie scăzut, acesta eliberează fotoni cu o anumită cantitate de energie, care se numește emisie spontană. Emisiunea unor astfel de fotoni este aleatorie și nu există nicio coerență între fotonii emise, ceea ce înseamnă că faza, starea lor de polarizare și direcția de propagare sunt toate aleatorii.

SAbsorbție timulată

Când un electron la un nivel de energie scăzut absoarbe un foton cu o diferență de nivel de energie egal cu al său, poate fi excitat la un nivel ridicat de energie. Acest proces se numește absorbție stimulată.

În lasere, o cavitate rezonantă compusă din două oglinzi paralele este de obicei utilizată pentru a îmbunătăți procesul de radiație stimulat. O oglindă este o oglindă de reflecție totală, iar cealaltă oglindă este o oglindă semi -reflecție, care poate permite trecerea unei porțiuni a laserului.

Fotonii din mediul laser reflectă înainte și înapoi între două oglinzi și fiecare reflecție produce mai mulți fotoni prin procesul de radiație stimulată, obținând astfel amplificarea luminii. Când intensitatea luminii crește într -o anumită măsură, laserul este generat printr -o oglindă semi -reflectantă.