Лазеры — это устройства, генерирующие узконаправленные когерентные пучки света. Они применяются в науке, медицине, промышленности и даже в быту. Один из самых заметных параметров лазера — его цвет, который определяется длиной волны излучения. Разные цвета лазеров имеют свои физические особенности и области применения.
1. Основные цвета лазеров и их длины волн
Цвет лазерного излучения зависит от активной среды (газ, кристалл, полупроводник) и энергии перехода электронов. Вот основные цвета и их типичные длины волн:
🔴 Красные лазеры (630–670 нм)
- Примеры: Гелий-неоновый (He-Ne, 632,8 нм), лазерные указки (650 нм).
- Физические особенности: Низкая энергия фотонов, хорошая видимость для человеческого глаза.
- Применение: Лазерные указки, DVD-приводы, голография.
🟡 Жёлтые лазеры (570–590 нм)
- Примеры: Медные паровые лазеры (578 нм), лазеры на красителях.
- Физические особенности: Редкий цвет, требует сложных активных сред.
- Применение: Медицина (лечение сосудов), научные исследования.
🟢 Зелёные лазеры (510–550 нм)
- Примеры: Лазеры на иттрий-алюминиевом гранате с неодимом (Nd:YAG, 532 нм после удвоения частоты).
- Физические особенности: Высокая яркость для человеческого глаза.
- Применение: Лазерные шоу, целеуказатели, астрономия.
🔵 Синие лазеры (440–490 нм)
- Примеры: Полупроводниковые лазеры на нитриде галлия (GaN, ~450 нм).
- Физические особенности: Высокая энергия фотонов, сложность изготовления.
- Применение: Blu-ray-диски, проекторы, подводная связь.
🟣 Фиолетовые и ультрафиолетовые лазеры (380–420 нм и ниже)
- Примеры: Лазеры на аргоне (UV, 351–364 нм), эксимерные лазеры (193 нм).
- Физические особенности: Короткая длина волны, высокая энергия, опасность для глаз.
- Применение: Микроэлектроника (литография), медицина (хирургия).
⚪️ Инфракрасные лазеры (700 нм – 1 мм)
- Примеры: CO₂-лазер (10,6 мкм), Nd:YAG (1064 нм).
- Физические особенности: Невидимы для глаза, но мощные.
- Применение: Резка металлов, дальнометрия, оптоволоконная связь.
2. Физические различия лазеров разных цветов
1. Энергия фотона
- Чем короче длина волны, тем выше энергия фотона (E = hc/λ).
- УФ-лазеры могут разрушать молекулярные связи, а ИК-лазеры — нагревать материал.
2. Рассеивание в атмосфере
- Синие и зелёные лазеры лучше видны в воздухе из-за рэлеевского рассеяния.
- ИК-лазеры почти не рассеиваются, поэтому используются в дальномерах.
3. Поглощение и отражение материалами
- Металлы лучше поглощают ИК-излучение, а пластмассы могут быть прозрачны для него.
- УФ-лазеры используются для гравировки стекла, так как оно их поглощает.
4. Безопасность
- Коротковолновые лазеры (синие, УФ) опаснее для глаз, чем красные.
- ИК-лазеры невидимы, но могут вызвать ожог сетчатки.
3. Заключение
Цвет лазера определяется его длиной волны, которая зависит от активной среды и принципа генерации. Разные цвета имеют уникальные свойства: от высокой энергии УФ-излучения до глубокого проникновения ИК-лазеров. Выбор лазера зависит от задачи — будь то точная резка металла, медицинская операция или просто лазерная указка.
Если вам нужен лазер для конкретных целей, важно учитывать не только цвет, но и мощность, когерентность и безопасность применения.