Laser je jedným z dôležitých vynálezov ľudstva, známy ako „najjasnejšie svetlo“. V každodennom živote často vidíme rôzne laserové aplikácie, ako napríklad laserová krása, laserové zváranie, laserové vrahovia komárov atď. Dnes poďme podrobne pochopiť lasery a princípy ich generácie.
Čo je to laser?
Laser je zdroj svetla, ktorý používa laser na generovanie špeciálneho lúča svetla. Laser generuje lasiace svetlo vstupom energie z vonkajšieho zdroja svetla alebo zdroja energie do materiálu procesom stimulovaného žiarenia.
Laser je optické zariadenie zložené z aktívneho média (ako je plyn, tuhá látka alebo kvapalina), ktoré môže zosilniť svetlo a optický reflektor. Aktívne médium v laseri je zvyčajne vybraný a spracovaný materiál a jeho charakteristiky určujú výstupnú vlnovú dĺžku lasera.
Svetlo generované lasermi má niekoľko jedinečných vlastností:
Po prvé, lasery sú monochromatické svetlo s veľmi prísnymi frekvenciami a vlnovými dĺžkami, ktoré môžu spĺňať niektoré špeciálne optické potreby.
Po druhé, laser je koherentné svetlo a fáza svetelných vĺn je veľmi konzistentná, čo si môže udržiavať relatívne stabilnú intenzitu svetla na veľké vzdialenosti.
Po tretie, lasery sú vysoko smerové svetlo s veľmi úzkymi lúčmi a vynikajúcim zaostrením, ktoré sa dajú použiť na dosiahnutie vysokého priestorového rozlíšenia.
Laser je zdroj svetla
Princíp laserovej generácie
Generovanie laseru zahŕňa tri základné fyzikálne procesy: stimulované žiarenie, spontánna emisia a stimulovaná absorpcia.
Snačasovaný žiarenie
Stimulované žiarenie je kľúčom k generovaniu laserov. Keď je elektrón na vysokej energii nadšený iným fotónom, vydáva fotón s rovnakou energiou, frekvenciou, fázou, stavom polarizácie a smerom šírenia v smere tohto fotónu. Tento proces sa nazýva stimulované žiarenie. To znamená, že fotón môže „klonovať“ identický fotón procesom stimulovaného žiarenia, čím sa dosiahne amplifikácia svetla.
Svýpadok
Keď atóm, ión alebo elektrón molekuly prechádzajú z vysokej energetickej hladiny na nízku energetickú hladinu, uvoľní fotóny určitého množstva energie, ktorá sa nazýva spontánna emisia. Emisia takýchto fotónov je náhodná a medzi emitovanými fotónmi nie je koherencia, čo znamená, že ich fáza, stav polarizácie a smer šírenia sú náhodné.
Snačasovaná absorpcia
Keď elektrón pri nízkej úrovni energie absorbuje fotón s rozdielom na úrovni energie rovnajúcej sa jeho vlastnému, môže byť nadšený na vysokú energiu. Tento proces sa nazýva stimulovaná absorpcia.
V laseroch sa na zvýšenie stimulovaného procesu žiarenia zvyčajne používa rezonančná dutina zložená z dvoch paralelných zrkadiel. Jedno zrkadlo je úplné odrazové zrkadlo a druhým zrkadlom je polo odrazové zrkadlo, ktoré umožňuje prejsť časť lasera.
Fotóny v laserovom médiu sa odrážajú tam a späť medzi dvoma zrkadlami a každý odraz vytvára viac fotónov prostredníctvom stimulovaného procesu žiarenia, čím sa dosiahne amplifikácia svetla. Keď sa intenzita svetla do určitej miery zvýši, laser sa generuje cez polo odrážajúce zrkadlo.
Čas príspevku: december 7.-2023
