Laser là gì? Nguyên tắc tạo ra laser

Laser là một trong những phát minh quan trọng của nhân loại, được gọi là ánh sáng sáng nhất của người Hồi giáo. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta thường có thể thấy các ứng dụng laser khác nhau, chẳng hạn như vẻ đẹp laser, hàn laser, giết người muỗi laser, v.v. Ngày nay, chúng ta hãy hiểu chi tiết về laser và các nguyên tắc đằng sau thế hệ của họ.

Laser là gì?

Laser là một nguồn sáng sử dụng laser để tạo ra một chùm ánh sáng đặc biệt. Một laser tạo ra ánh sáng lasing bằng cách nhập năng lượng từ nguồn ánh sáng bên ngoài hoặc nguồn năng lượng vào vật liệu thông qua quá trình bức xạ kích thích.

Laser là một thiết bị quang học bao gồm một môi trường hoạt động (như khí, rắn hoặc chất lỏng) có thể khuếch đại ánh sáng và phản xạ quang học. Môi trường hoạt động trong laser thường là vật liệu được chọn và xử lý và các đặc điểm của nó xác định bước sóng đầu ra của laser.

Ánh sáng được tạo ra bởi laser có một số đặc điểm độc đáo:

Thứ nhất, laser là ánh sáng đơn sắc với các tần số và bước sóng rất nghiêm ngặt, có thể đáp ứng một số nhu cầu quang học đặc biệt.

Thứ hai, laser là ánh sáng kết hợp và pha của sóng ánh sáng rất nhất quán, có thể duy trì cường độ ánh sáng tương đối ổn định trên khoảng cách dài.

Thứ ba, laser là ánh sáng định hướng cao với dầm rất hẹp và tập trung tuyệt vời, có thể được sử dụng để đạt được độ phân giải không gian cao.

Laser là một nguồn sáng

Nguyên tắc tạo ra laser

Việc tạo ra laser liên quan đến ba quá trình vật lý cơ bản: kích thích bức xạ, phát xạ tự phát và hấp thụ kích thích.

SBức xạ theo thời gian

Bức xạ kích thích là chìa khóa để tạo ra laser. Khi một electron ở mức năng lượng cao bị kích thích bởi một photon khác, nó sẽ phát ra một photon với cùng một năng lượng, tần số, pha, trạng thái phân cực và hướng lan truyền theo hướng của photon đó. Quá trình này được gọi là bức xạ kích thích. Điều đó có nghĩa là, một photon có thể sao chép một photon giống hệt nhau thông qua quá trình bức xạ kích thích, do đó đạt được sự khuếch đại ánh sáng.

Sphát xạ pont

Khi một electron nguyên tử, ion hoặc phân tử chuyển từ mức năng lượng cao sang mức năng lượng thấp, nó sẽ giải phóng các photon của một lượng năng lượng nhất định, được gọi là phát xạ tự phát. Sự phát xạ của các photon như vậy là ngẫu nhiên, và không có sự kết hợp giữa các photon phát ra, có nghĩa là pha, trạng thái phân cực và hướng truyền của chúng là ngẫu nhiên.

SHấp thụ theo thời gian

Khi một electron ở mức năng lượng thấp hấp thụ một photon với chênh lệch mức năng lượng bằng với chính nó, nó có thể được kích thích đến mức năng lượng cao. Quá trình này được gọi là hấp thụ kích thích.

Trong laser, một khoang cộng hưởng bao gồm hai gương song song thường được sử dụng để tăng cường quá trình bức xạ được kích thích. Một gương là một gương phản xạ tổng thể, và gương kia là gương bán phản xạ, có thể cho phép một phần laser đi qua.

Các photon trong môi trường laser phản xạ qua lại giữa hai gương và mỗi phản xạ tạo ra nhiều photon hơn thông qua quá trình bức xạ được kích thích, do đó đạt được sự khuếch đại của ánh sáng. Khi cường độ ánh sáng tăng đến một mức độ nhất định, laser được tạo ra thông qua gương phản xạ bán.