Всем привет! Без лишних предисловий, SMS и регистрации прямо сейчас, в этой статье, мы расскажем, что из себя представляет главное оружие многосерийного фильма «Звёздные войны» — световой/лазерный меч. Поехали!
Лазеры и мазеры
Итак, лазер не обходится без мазера. Нет, это не интерпретация ругательного слова, а генератор, который работает по схожему принципу с лазером.
Единственное отличие состоит только в том, что мазер — устройство для усиления волн разного диапазона (например, микроволн), а лазер — усиление света, то есть волн видимого диапазона.
Именно лазер представляет собой устройство, которое усиливает свет посредством вынужденного излучения и преобразует энергию в узконаправленный поток излучения.
Принцип работы вынужденного излучения
Думаем, из школьного курса физики/химии вы помните тот факт, что вокруг атома на орбитальках вращаются электроны (да, да, всё правильно. Вышеуказанная красота связана с ними. Но обо всём по порядку.)
Так вот, электрон, при определённых условиях, может скакать туда сюда по орбиталям. И тут есть два варианта развития событий:
- Спуск происходит на более низкий уровень и при этом выделяется энергия (т.е, сделать это действие проще).
- Другое дело подняться «из грязи в князи». Когда происходит переход на более высокий уровень, энергия сообщается электрону (т.е, ему даётся энергия, которая нужна для выполнения этого действия).
И вот, что получается: когда атом находится в обычном состоянии, он стабилен. В в нём нет ни избытка, ни недостатка энергии.
А если мы возьмём атом уже в не в основном, возбуждённом состоянии и в него хорошенько "ударит", например, фотон с высокой энергией, то эта энергия, которую атом получил от фотона, переходит к его электронам, а те перескакивают на более низкие уровни и сам атом испускает точно такой же фотон.
В следствии этого, образуется пучок света с одинаковой длиной волны у каждого источника. Чем больше новых электронов вернется к низким орбитам, тем мощнее свет лазера.
Всё, что здесь мы расписали и есть принцип вынужденного излечения, которое является основным при работе лазера.
Концепция вынужденного излучения в работах лазера
Смотрите, чтобы появился лазер, который привычен нашему глазу, помимо перехода с одного уровня на другой уровень электронов, нам ещё нужна специальная среда.
Прежде всего, она состоит из специального вещества, которое обычно состоит из кристаллов рубина или алюмоиттриевого граната. Собственно, это вещество и есть активная/специальная среда. Сформированный из него цилиндр или стержень вставляют в резонатор.
Поскольку лазеры, которые здесь обсуждаются наиболее активно, относятся к оптике, то и резонатор состоит из двух параллельных друг другу зеркал.
Переднее зеркало наполовину прозрачно, а заднее не пропускает свет. Рядом с со стержнем (цилиндром) монтируется импульсная лампа. Цилиндр и импульсная лампа окружены зеркалом. Оно чаще всего изготовлено из кварца, на который нанесен слой металла. При помощи зеркала свет собирается на цилиндре.
Рекомендации после прочтения
Любите и интересуйтесь науками!