Яндекс.Метрика

О лазере

Что такое лазер?

Лазер является источник электромагнитного излучения. В основе принципа его работы лежит вынужденное излучение атомов и молекул. При этом излучение может происходить как в видимом, так и в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне. О том, чем является лазер, говорит само его название — аббревиатура laser состоит из следующих слов: "Light Amplification by Stimulated Emission of Radation" ("усиление света посредством вынужденного излучения").

Индуцированное излучения подразумевает испускание электромагнитных волн возбуждёнными атомами и прочими квантовыми системами в результате внешнего излучения. Испускаемое и вынужденное излучения имеют совпадающие частоты, фазы, поляризацию и направление. В основе вынужденного излучения лежит взаимодействие фотона (кванта света) с возбуждённым атомом. При этом энергия фотона полностью совпадает с энергией возбужденного атома или молекулы.

Результатом такого взаимодействия является переход атома в невозбуждённое состояние и излучение избытка энергии в виде нового фотона с тем же направлением распространения, количеством энергии и поляризацией, что и у изначального фотона. Так образуются 2 одинаковых фотона. Их дальнейшее взаимодействие с возбуждёнными атомами, также идентичными 1-му атому, приводит к возникновению "цепной реакции" размножения идентичных фотонов. Все образующиеся таким образом фотоны имеют одно и то же направление, благодаря чему возникает узконаправленный световой луч.

Принцип работы лазера

Появление лавины одинаковых фотонов возможно только в среде, количество возбуждённых атомов в которой превышает количество невозбужденных, т.к. взаимодействие фотона с невозбуждённым атомом приводит к поглощению фотона.

Среда, в которой количество возбуждённых атомов превышает количество невозбужденных, обладает инверсной направленностью уровней энергии. Возникновение инверсной среды всегда достигается искусственно, посредством различных методов, каждый из которых требует энергетических затрат. Самостоятельное возникновение инверсной среды возможно, но является исключением, например, такое явление наблюдается в марсианской атмосфере, в верхних слоях которой действие солнечного излучения приводит к резкому увеличению доли молекул углекислого газа, которые находятся в возбуждённом состоянии.

Размещение инверсной среды в трубке с установленными на концах зеркалами, перпендикулярными её оси, может привести к тому, что фотоны, попавшие в такую трубку и направленные вдоль неё, многократно отразившись от зеркал получат из среды множество собственных копий. В таком случае всё пространство между зеркалами будет заполнено идентичными фотонами, двигающимися в обоих направлениях. При этом достаточно сделать одно из зеркал полупрозрачным, и некоторые фотоны уйдут наружу непрерывным потоком или импульсами — это зависит от того, как будет происходить инверсия. Это приведёт к появлению стабильного или пульсирующего потока (в случае с несколькими полупрозрачными зеркалами — двух потоков), состоящего из одинаковых фотонов.

Особенности лазерного излучения

Такое излучение называют когерентным. Именно этим и является лазер. В сравнение с рентгеновскими, космическими или гамма-лучами, лучи лазера не оказывают никакого опасного радиационного воздействия. К его основным преимуществам также относятся абсолютная безопасность и эффективность — благодаря таким качествам лазерная резка активно применяется в самых разных производственных и промышленных сферах.

Лазерные лучи не имеют опасного радиационного воздействия, как, например, рентгеновские, космические или гамма лучи. Безопасность и высокая эффективность - это основные характеристики, благодаря которым лазерная резка получила широкое распространение.