Principiul unui laser
(1) elementele de bază atomice.
Există doar aproximativ 100 de atomi diferiți în univers. Tot ceea ce vedem este o combinație a acestor 100 de atomi într-un mod foarte finit. Aranjamentul acestor atomi determină compoziția unui pahar de apă, a unui metal sau a unui balon într-o sticlă de sifon! Un atom este o mișcare perpetuă. Vibrează, se mișcă și se rotesc, și chiar și atomii care alcătuiesc scaunele noastre se mișcă constant. Solid este de fapt în mișcare! Atomii au mai multe stări de excitație diferite, cu alte cuvinte, au energii diferite. În cazul în care atomul este dotat cu suficientă energie, se poate urca de la nivelul de energie de stat la nivelul de energie de stat excitat. Nivelurile de energie ale stărilor excitat depinde de cât de multă energie este dat atomilor prin energie termică, energie luminoasă, și energie electrică.
(2) principiul de bază al atomilor care formează lasere.
Gândește-te la structura atomului. Chiar și cu tehnologia modernă, nu putem vedea orbitalele discrete ale electronilor, dar este util să ne gândim la aceste orbitale ca atomi la diferite niveluri de energie. Cu alte cuvinte, dacă am încălzi atomii, unii dintre electronii din orbitalele cu consum redus de energie ar putea fi încântați și ar sări pe o orbită energetică mai mare, mai departe de nucleu. Deși această descriere este simplă, ea dezvăluie principiul de bază al atomilor care formează lasere. După ce electronul sare pe o orbită energetică mai mare, tot trebuie să se întoarcă la starea de la sol. În acest proces, electronii eliberează energie sub formă de fotoni (o particulă de lumină). Veți găsi că atomii eliberează în mod constant energie sub formă de fotoni. De exemplu, elementul de încălzire din cuptor devine roșu aprins, iar cel roșu este fotonul roșu emis de căldura atomilor. Când te uiți la imaginile de pe ecranul televizorului, vezi că atomii de fosfor sunt expuși la diferite culori ale luminii emise de electronii de mare viteză. Orice obiect emițător de lumină, inclusiv lumini fluorescente, lămpi cu gaz și becuri incandescente, este emis prin schimbarea orbitalelor electronilor și eliberarea fotonilor.
(3) relația dintre laser și atom.
Un laser este un dispozitiv care controlează eliberarea fotonilor emiși de atomii excitați." Laser" este prescurtarea de la amplificarea luminii prin stimularea emisiilor de radiații (amplificare a luminii de radiații stimulate). Acest nume descrie pe scurt modul în care funcționează laserul. Deși există mai multe tipuri de lasere, ele au unele caracteristici de bază. În laser, mediul laser trebuie să fie pompat pentru a excita atomii. În general vorbind, flash-uri de mare intensitate sau de descărcare de gestiune poate pompa mass-media excitat, care poate produce un număr mare de stări excitat (inclusiv atomi de electroni de mare energie). Laserul trebuie să aibă un număr mare de atomi excitați pentru a funcționa eficient. În general, atomii trebuie stimulați să crească la două sau trei niveluri de energie deasupra stării solului. Acest lucru crește gradul de inversare a numărului de particule. Numărul de inversiune al unei particule este numărul de atomi într-o stare excitată și numărul de atomi în starea de sol. Când mediul laser este pompat, acesta include un lot de atomi cu electroni excitat. Electronii excitați au o energie mai mare decât electronii de calitate inferioară. La fel electronii pot absorbi o anumită cantitate de energie în starea de excitare, electronii pot elibera această energie. După se arată în figura de mai jos, electronii pot elibera o parte din energia lor, atâta timp cât tranziția la un nivel mai mic. Energia eliberată este transformată într-o formă de fotoni (energie luminoasă). Fotonul emis are o lungime de undă specifică (culoare), care depinde de starea de energie a electronului atunci când fotonul este eliberat. Doi atomi cu aceeași stare de electroni eliberează fotoni de aceeași lungime de undă.
(4) laserul este foarte diferit de lumina obisnuita.
Are următoarele caracteristici: emisia laserului este monocromatică. Un laser conține lumină care are o anumită lungime de undă (adică o anumită culoare). Lungimea de undă a luminii este determinată de energia eliberată de electron înapoi la orbita cu energie scăzută. Laserul emis are o bună coerență. Laserul are o structură mai bună, iar fiecare foton urmează alte mișcări de fotoni. Cu alte cuvinte, valurile tuturor fotonilor sunt exact la fel. Laserul are o bună directă. Fasciculul laser este compact, concentrat și foarte energic. În schimb, lumina de la lanterna se împrăștie în mai multe direcții, cu energie slabă și concentrație scăzută. Pentru a atinge aceste trei caracteristici, trebuie să treceți printr-un proces numit emisie stimulată. Acest fenomen este puțin probabil să apară într-o lanternă normală, deoarece atomii săi sunt fotoni emiși aleatoriu. Când este tras, atomul este o emisie organizată de fotoni. Un foton emis de un atom are o lungime de undă specifică, care depinde de diferența de energie dintre starea excitată și starea solului. Dacă fotonul (cu o anumită energie și fază) întâlnește un alt atom, iar atomul are un electron în aceeași stare excitată, poate declanșa excitația. Primul foton poate excita sau conduce atomul să emită fotoni, și apoi emite fotoni (fotonii emiși de al doilea atom) care vibrează la aceeași frecvență și direcție ca fotonul intră în foton. O altă componentă cheie a laserului este o pereche de oglindă, situată la capetele opuse ale mediului laser. Fotonul unei anumite lungimi de undă și fază este reflectat înainte și înapoi între mediul laser prin reflexia oglinzii la ambele capete. În acest proces, ele vor stimula mai mulți electroni prin orbita de mare energie la sărituri cu energie scăzută, care emit mai mult din aceeași lungime de undă și fază de fotoni, care va avea apoi un efect de "cascadă", și apoi a adunat rapid un număr mare de aceeași lungime de undă în laser și faza fotonilor. O oglindă pe o parte a laserului UTILIZEAZĂ un strat "semireflectorizant", ceea ce înseamnă că reflectă doar o parte a luminii, în timp ce cealaltă lumină poate pătrunde. Lumina penetrantă este laserul.