Ποια είναι η επιστημονική αρχή που εμπλέκεται σε ένα λέιζερ;
* Άτομα και ενεργειακά επίπεδα: Τα άτομα έχουν ηλεκτρόνια που υπάρχουν σε συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας. Όταν ένα ηλεκτρόνιο απορροφά ενέργεια (όπως το φως), πηδά σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Αυτό ονομάζεται διέγερση .
* αυθόρμητη εκπομπή: Ένα διεγερμένο ηλεκτρόνιο μπορεί να πέσει αυθόρμητα σε χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας, απελευθερώνοντας την απορροφημένη ενέργεια ως φωτόνιο (φως). Αυτή είναι η αυθόρμητη εκπομπή .
* Διεγερμένη εκπομπή: Το κλειδί για ένα λέιζερ είναι διεγερμένη εκπομπή . Εάν ένα ενθουσιασμένο άτομο χτυπηθεί από ένα φωτόνιο με την ακριβή ενεργειακή διαφορά μεταξύ του τρέχοντος και του χαμηλότερου επιπέδου ενέργειας του, θα διεγερθεί να εκπέμπει άλλο φωτόνιο. Αυτό το νέο φωτόνιο έχει τις ίδιες ιδιότητες (συχνότητα, φάση, κατεύθυνση) ως το διεγερτικό φωτόνιο.
* Δράση λέιζερ: Σε ένα λέιζερ, ένα μέσο (όπως ένα αέριο, υγρό ή στερεό) αντλείται με ενέργεια για να διεγείρει πολλά άτομα. Αυτό δημιουργεί μια αναστροφή του πληθυσμού, όπου περισσότερα άτομα βρίσκονται σε διεγερμένη κατάσταση από ό, τι στην κατάσταση του εδάφους. Στη συνέχεια, ένα διεγερτικό φωτόνιο ενεργοποιεί έναν καταρράκτη διεγερμένων εκπομπών, με αποτέλεσμα μια δέσμη συνεκτικού φωτός:
* COERENT: Όλα τα φωτόνια στη δέσμη λέιζερ έχουν την ίδια συχνότητα και φάση, δίνοντας στη δέσμη τις ειδικές του ιδιότητες.
* Κατευθυντική: Το φως επικεντρώνεται και ενισχύεται σε στενή δέσμη.
* Μονοχρωματική: Όλα τα φωτόνια έχουν το ίδιο χρώμα (μήκος κύματος).
Βασικά στοιχεία ενός λέιζερ:
* Μέσο κέρδος: Το υλικό που παρέχει την ενέργεια για την διεγερμένη εκπομπή.
* Πηγή αντλίας: Παρέχει ενέργεια για να διεγείρει το μέσο κέρδους.
* Οπτική κοιλότητα: Οι καθρέφτες που αντικατοπτρίζουν τα φωτόνια εμπρός και πίσω μέσω του μέσου κέρδους, ενισχύοντας τις διεγερμένες εκπομπές.
Συνοπτικά, ένα λέιζερ είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί διεγερμένη εκπομπή για να παράγει μια δέσμη συνεκτικού, μονοχρωματικού και κατευθυντικού φωτός.
