Как работают лазеры
"Звёздные войны", "Звёздный путь", "Звёздный бой "Галактика" - лазерные технологии играют ключевую роль в научно-фантастических фильмах и книгах. Несомненно, благодаря таким историям мы теперь ассоциируем лазеры с футуристическими войнами и гладкими космическими кораблями.
Но лазеры играют ключевую роль и в нашей повседневной жизни. Дело в том, что они появляются в удивительном спектре продуктов и технологий. Вы найдете их во всем, начиная от CD-проигрывателей и стоматологических дрелей и заканчивая высокоскоростными металлорежущими станками и измерительными системами. Удаление татуировок, замещение волос, глазная хирургия - все они используют лазеры. Но что такое лазер? Чем лазерный луч отличается от луча фонарика? В частности, чем лазерный свет отличается от других видов света? Как классифицируются лазеры?
В этой статье вы узнаете все о различных типах лазеров, их различных длинах волн и способах их применения. Но сначала давайте начнем с основ лазерной технологии: перейдите на следующую страницу, чтобы узнать основы атома.
Основы атома
Во всей Вселенной существует всего около 100 различных видов атомов. Все, что мы видим, состоит из этих 100 атомов в неограниченном количестве комбинаций. От того, как эти атомы расположены и связаны друг с другом, зависит, состоят ли они из чашки воды, куска металла или шипения, которое выходит из банки с газировкой!
Атомы находятся в постоянном движении. Они постоянно вибрируют, двигаются и вращаются. Даже атомы, из которых состоят стулья, на которых мы сидим, движутся. Твердые частицы на самом деле находятся в движении! Атомы могут находиться в разных состояниях возбуждения. Другими словами, они могут иметь различные энергии. Если мы применим много энергии к атому, он может оставить то, что называется уровнем энергии грунта, и перейти на уровень возбуждения. Уровень возбуждения зависит от количества энергии, которое прикладывается к атому через тепло, свет или электричество.
Поглощающая энергия
Хотя более современные представления об атоме не изображают дискретные орбиты для электронов, может быть полезно думать об этих орбитах как о различных энергетических уровнях атома. Другими словами, если мы применим к атому некоторое количество тепла, то можно ожидать, что некоторые электроны, находящиеся на орбитах с более низкими энергиями, перейдут на орбиты с более высокими энергиями, расположенные дальше от ядра.
Это очень упрощенный взгляд на вещи, но на самом деле он отражает основную идею того, как работают атомы с точки зрения лазеров.
Как только электрон движется на орбиту более высокой энергии, он в конечном счете хочет вернуться в исходное состояние. Когда он это делает, он высвобождает свою энергию в виде фотона - частицы света. Вы видите атомы, высвобождающие энергию как фотоны все время. Например, когда нагревательный элемент в тостере становится ярко-красным, красный цвет вызывается атомами, возбужденными теплом, высвобождающими красные фотоны. Когда вы видите изображение на экране телевизора, вы видите атомы люминофора, возбужденные высокоскоростными электронами, излучающими свет разного цвета. Все, что производит свет - флуоресцентные лампы, газовые фонари, лампы накаливания - делает это под действием электронов, меняющих орбиты и высвобождающих фотоны.
Лазерная/нижняя связь
Лазер - это устройство, которое контролирует способ, которым заряженные атомы высвобождают фотоны. "Лазер" - это аббревиатура, обозначающая усиление света стимулированным излучением, которая очень лаконично описывает, как работает лазер.
Хотя существует много типов лазеров, все они имеют определенные существенные особенности. В лазере среда лазера "накачивается", чтобы привести атомы в возбужденное состояние. Обычно очень интенсивные вспышки света или электрические разряды накачивают корпусную среду и создают большую коллекцию атомов возбужденного состояния (атомов с электронами более высокой энергии). Для эффективной работы лазера необходимо иметь большую коллекцию атомов в возбужденном состоянии. В целом, атомы возбуждены до уровня, находящегося на двух или трех уровнях выше основного состояния. Это увеличивает степень инверсии популяции. Инверсия заселенности - это число атомов в возбужденном состоянии по сравнению с числом атомов в основном состоянии.
продолжение следует https://zen.yandex.ru/media/id/5eb3b6df260ca90dc39891cd/kak-rabotaet-lazer-chast-2-5eb3e52c71ff6e456a19a20b