Laser je eden pomembnih izumov človeštva, znan kot "najsvetlejša luč". V vsakdanjem življenju lahko pogosto vidimo različne laserske aplikacije, kot so laserska lepota, lasersko varjenje, laserski ubijalci komarjev in tako naprej. Danes si podrobneje oglejmo laserje in načela njihovega nastanka.
Kaj je laser?
Laser je vir svetlobe, ki uporablja laser za ustvarjanje posebnega svetlobnega snopa. Laser ustvarja lasersko svetlobo z vnosom energije iz zunanjega svetlobnega vira ali vira napajanja v material s postopkom stimuliranega sevanja.
Laser je optična naprava, sestavljena iz aktivnega medija (kot je plin, trdna snov ali tekočina), ki lahko ojača svetlobo, in optičnega reflektorja. Aktivni medij v laserju je običajno izbran in obdelan material, njegove značilnosti pa določajo izhodno valovno dolžino laserja.
Svetloba, ki jo ustvarjajo laserji, ima več edinstvenih lastnosti:
Prvič, laserji so monokromatska svetloba z zelo strogimi frekvencami in valovnimi dolžinami, ki lahko zadovolji nekatere posebne optične potrebe.
Drugič, laser je koherentna svetloba, faza svetlobnih valov pa je zelo konstantna, kar lahko ohranja relativno stabilno intenzivnost svetlobe na dolge razdalje.
Tretjič, laserji so zelo usmerjena svetloba z zelo ozkimi žarki in odličnim fokusiranjem, kar je mogoče uporabiti za doseganje visoke prostorske ločljivosti.
Laser je vir svetlobe
Načelo laserske generacije
Generiranje laserja vključuje tri osnovne fizikalne procese: stimulirano sevanje, spontano emisijo in stimulirano absorpcijo.
Sstimulirano sevanje
Stimulirano sevanje je ključ do laserske generacije. Ko elektron na visoki energijski ravni vzbudi drug foton, odda foton z enako energijo, frekvenco, fazo, polarizacijskim stanjem in smerjo širjenja v smeri tega fotona. Ta proces se imenuje stimulirano sevanje. To pomeni, da lahko foton s postopkom stimuliranega sevanja "klonira" identičen foton in s tem doseže ojačanje svetlobe.
Sspontana emisija
Ko elektron atoma, iona ali molekule preide z visokega energijskega nivoja na nizek energijski nivo, sprosti fotone z določeno količino energije, kar imenujemo spontana emisija. Emisija takšnih fotonov je naključna in med oddanimi fotoni ni koherence, kar pomeni, da so njihova faza, polarizacijsko stanje in smer širjenja naključni.
Sstimulirana absorpcija
Ko elektron na nizki energijski ravni absorbira foton z razliko energijskih ravni, ki je enaka njegovi lastni, se lahko vzbudi na visoko energijsko raven. Ta proces se imenuje stimulirana absorpcija.
V laserjih se za izboljšanje procesa stimuliranega sevanja običajno uporablja resonančna votlina, sestavljena iz dveh vzporednih zrcal. Eno zrcalo je popolno odbojno zrcalo, drugo pa polodbojno zrcalo, ki omogoča prehod dela laserskega žarka.
Fotoni v laserskem mediju se odbijajo med dvema ogledaloma, vsak odboj pa s pomočjo stimuliranega sevanja ustvari več fotonov, s čimer se doseže ojačanje svetlobe. Ko se intenzivnost svetlobe poveča do določene mere, se laser ustvari skozi polodbojno ogledalo.
Čas objave: 7. dec. 2023
