Laserul este una dintre invențiile importante ale omenirii, cunoscută drept „cea mai strălucitoare lumină”. În viața de zi cu zi, putem vedea adesea diverse aplicații cu laser, cum ar fi frumusețea cu laser, sudarea cu laser, ucigașii țânțarilor cu 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 laser prin introducerea de energie dintr-o sursă de lumină externă sau o sursă de energie în material prin procesul de radiație stimulată.
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 dintr-un laser este de obicei un material selectat și procesat, iar caracteristicile acestuia determină lungimea de undă de ieșire a laserului.
Lumina generată de lasere are câteva caracteristici unice:
În primul rând, laserele sunt lumină monocromatică cu frecvențe și lungimi de undă foarte stricte, care pot satisface anumite nevoi optice speciale.
În al doilea rând, laserul este lumină coerentă, iar faza undelor luminoase este foarte consistentă, ceea ce poate menține intensitatea luminii relativ stabilă pe distanțe lungi.
În al treilea rând, laserele sunt lumină foarte direcțională, cu fascicule foarte înguste și o focalizare excelentă, care poate fi utilizată pentru a obține o rezoluție spațială ridicată.
Laserul este o sursă de lumină
Principiul generarii laserului
Generarea laserului implică trei procese fizice de bază: radiații stimulate, emisie spontană și absorbție stimulată.
Sradiații stimulate
Radiația stimulată este cheia generării laserului. Când un electron la un nivel ridicat de energie este excitat de un alt foton, el emite un foton cu aceeași energie, frecvență, fază, stare de polarizare și direcție de propagare în direcția acelui foton. Acest proces se numește radiație stimulată. Adică, un foton poate „clona” un foton identic prin procesul de radiație stimulată, obținând astfel amplificarea luminii.
Semisie pontană
Atunci când electronul unui atom, ion sau moleculă trece de la un nivel de energie ridicat la un nivel de energie scăzut, eliberează fotoni cu o anumită cantitate de energie, ceea ce se numește emisie spontană. Emisia unor astfel de fotoni este aleatorie și nu există nicio coerență între fotonii emiși, ceea ce înseamnă că faza, starea de polarizare și direcția de propagare a acestora sunt toate aleatorii.
Sabsorbtie stimulata
Când un electron la un nivel de energie scăzut absoarbe un foton cu o diferență de nivel de energie egală cu a lui, acesta poate fi excitat la un nivel de energie ridicat. 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 stimulată. O oglindă este o oglindă cu reflexie totală, iar cealaltă oglindă este o oglindă cu semireflexie, care poate permite trecerea unei părți a laserului.
Fotonii din mediul laser reflectă înainte și înapoi între două oglinzi, iar fiecare reflexie produce mai mulți fotoni prin procesul de radiație stimulată, realizând astfel amplificarea luminii. Când intensitatea luminii crește într-o anumită măsură, laserul este generat printr-o oglindă semi-reflectorizantă.
Ora postării: Dec-07-2023
