Принципът на лазера
(1) атомни основи.
Във Вселената има само около 100 различни атома. Всичко, което виждаме, е комбинация от тези около 100 атома по много ограничен начин. Разположението на тези атоми определя състава на чаша вода, метал или мехур в бутилка сода! Атомът е вечно движение. Те вибрират, движат се и се въртят и дори атомите, които изграждат нашите седалки, се движат постоянно. Твърдото всъщност се движи! Атомите имат няколко различни състояния на възбуждане, с други думи, те имат различни енергии .Ако атомът е надарен с достатъчно енергия, той може да се издигне от енергийното ниво на основното състояние до енергийното ниво на възбудено състояние.Енергийните нива на възбудените състояния зависят от това колко енергия се дава на атомите чрез топлинна енергия, светлинна енергия и електричество.
(2) основният принцип на атомите, образуващи лазери.
Помислете за структурата на атома. Дори и със съвременни технологии, ние не можем да видим дискретни орбитали на електрони, но е полезно да мислим за тези орбитали като атоми в различни енергийни нива. С други думи , ако нагреем атомите, някои от електроните в нискоенергийните орбитали могат да се възбудят и да скочат на по-висока енергийна орбита по-далеч от ядрото. Въпреки че това описание е просто, то разкрива основния принцип на атомите, образуващи лазери. електронът скача на по-висока енергийна орбита, той все още трябва да се върне в основното състояние.В процеса електроните освобождават енергия под формата на фотони (лека частица). Ще откриете, че атомите постоянно отделят енергия под формата на фотони. Например нагревателният елемент във фурната става яркочервен, а червеният е червеният фотон, излъчван от топлината на атомите. Когато гледате изображенията на телевизионния екран, виждате, че фосфорните атоми са изложени към различните цветове на светлината, излъчвана от високоскоростна e лектрони, Всеки излъчващ светлина обект, включително флуоресцентни лампи, газови лампи и крушки с нажежаема жичка, се излъчва чрез промяна на електронните орбитали и освобождаване на фотони.
(3) връзката между лазера и атома.
Лазерът е устройство, което контролира отделянето на фотони, излъчвани от възбудени атоми." Лазер" е съкращение от усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация (стимулирано излъчване на светлина). Това име описва накратко как работи лазерът. Въпреки че има много видове лазери, те имат някои основни характеристики. В лазера лазерната среда трябва да се изпомпва за да възбудят атомите. Най-общо казано, с висока интензивност светкавици или разряд могат да изпомпват възбудена среда, която може да произведе голям брой възбудени състояния (включително високоенергийни електронни атоми). По принцип атомите трябва да бъдат стимулирани да се издигнат до две или три енергийни нива над основното състояние. Това увеличава степента на инверсия на броя на частиците. Инверсията на броя на частиците е броят на атомите в възбудено състояние и броят на атомите в основно състояние. Когато лазерната среда се изпомпва, тя включва партида атоми с възбудени електрони. Възбудените електрони имат по-висока енергия от нискокачествените електрони. Точно като el ектроните могат да абсорбират определено количество енергия до възбудено състояние, електроните могат да освободят тази енергия. Както е показано на фигурата по-долу, електроните могат да освободят част от своята енергия, стига да преминат на по-ниско ниво. Освободената енергия се трансформира в фотонна (светлинна енергия) форма. Излъченият фотон има специфична дължина на вълната (цвят), която зависи от енергийното състояние на електрона при освобождаването на фотона. Два атома със същото електронно състояние освобождават фотони със същата дължина на вълната.
(4) лазерният лазер е много различен от обикновената светлина.
Той има следните характеристики: излъчването на лазера е едноцветно. Лазерът съдържа светлина, която има специфична дължина на вълната (т.е. определен цвят). Дължината на вълната на светлината се определя от енергията, освободена от електрона обратно към ниската енергия орбита. Излъченият лазер има добра кохерентност. Лазерът има по-добра структура и всеки фотон следва други движения на фотони. С други думи, вълните на всички фотони са абсолютно еднакви. Лазерът има добра насоченост. Лазерният лъч е компактен, концентриран и силно енергичен. Вместо това светлината от фенерчето се разпръсква в множество посоки, със слаба енергия и ниска концентрация. За да постигнете тези три характеристики, трябва да преминете през процес, наречен стимулирано излъчване. Този феномен е малко вероятно да се появи при нормално фенерче тъй като неговите атоми са случайно излъчени фотони. Когато е изстрелян, атомът е организирано излъчване на фотони. Фотонът, излъчен от атом, има специфична дължина на вълната, която зависи от разликата в енергия между възбудено състояние и основно състояние. Ако фотонът (с определена енергия и фаза) срещне друг атом и атомът има електрон в същото възбудено състояние, той може да предизвика възбуждането. Първият фотон може или да възбуди или водят атома да излъчва фотони и след това излъчва фотони (фотоните, излъчвани от втория атом), които вибрират със същата честота и посока, в която фотонът влиза във фотона. Друг ключов компонент на лазера е двойка огледала, разположена на противоположните краища на лазерната среда. Фотонът с определена дължина на вълната и фаза се отразява напред-назад между лазерната среда чрез отражението на огледалото в двата края. В процеса те ще стимулират повече електрони чрез високоенергийна орбита към ниска -енергийно скачане на писта, които излъчват повече от една и съща дължина на вълната и фаза на фотони, които след това ще имат" водопад" ефект и след това бързо събра голям брой една и съща дължина на вълната в лазер и фаза на фотоните. Огледало от едната страна на лазера ИЗПОЛЗВА" полуотразяващ" покритие, което означава, че отразява само част от светлината, докато другата светлина може да проникне. Проникващата светлина е лазерът.