Lazeris

Mechanizmas

Lazeris sukuria šviesą, atlikdamas specialius veiksmus su medžiaga, vadinama "optinio stiprintuvo terpe". Energija į šią medžiagą tiekiama naudojant "energijos siurblį". Tai gali būti elektra, kitas šviesos šaltinis arba koks nors kitas energijos šaltinis. Dėl energijos medžiaga pereina į vadinamąją sužadintą būseną. Tai reiškia, kad medžiagos elektronai turi papildomos energijos ir po kurio laiko jos netenka. Praradę energiją, jie išskiria fotoną (šviesos dalelę). Nuo naudojamos optinio stiprinimo terpės tipo priklauso, kokia spalva (bangos ilgis) bus išgaunama. Fotonų išsiskyrimas yra lazerio "stimuliuojamos spinduliuotės emisija".

Daugelis daiktų gali skleisti šviesą, pavyzdžiui, elektros lemputė, tačiau šviesa nebus vienos krypties ir fazės. Naudojant elektrinį lauką šviesos sukūrimui valdyti, ši šviesa dabar bus vienos rūšies, sklindanti viena kryptimi. Tai yra "koherentinis spinduliavimas".

Šiuo metu šviesa vis dar silpna. Abiejose pusėse esantys veidrodžiai atspindi šviesą pirmyn ir atgal, o ši patenka į kitas optinio stiprintuvo dalis, todėl šios dalys taip pat išskiria fotonus ir sukuria daugiau šviesos ("šviesos stiprinimas"). Kai visa optinio stiprintuvo terpė gamina šviesą, tai vadinama prisotinimu ir sukuriamas labai stiprus labai siauro bangos ilgio šviesos pluoštas, kurį vadiname lazerio spinduliu.

Dizainas

Šviesa juda terpėje tarp dviejų veidrodžių, kurie atspindi šviesą pirmyn ir atgal. Tačiau vienas iš veidrodžių tik iš dalies atspindi šviesą, todėl dalis jos ištrūksta. Pasišalinusi šviesa sudaro lazerio spindulį.

Tai paprasta konstrukcija; naudojamos optinės stiprinimo terpės tipas paprastai lemia lazerio tipą. Tai gali būti kristalas, pavyzdžiui, rubinas ir granato kristalas, pagamintas iš itrio ir aliuminio su retųjų žemių metalo priemaiša. Lazeriui gali būti naudojamos dujos: helis, azotas, anglies dioksidas, neonas ar kitos. Dideli, galingi lazeriai paprastai yra dujiniai lazeriai. Laisvųjų elektronų lazeris naudoja elektronų pluoštą ir gali būti derinamas taip, kad skleistų įvairių spalvų spindulius. Galiausiai mažiausiuose lazeriuose šviesai gaminti naudojami puslaidininkiniai diodai. Tai gausiausia rūšis, naudojama elektronikoje.

Istorija

Albertui Einšteinui pirmajam kilo idėja apie stimuliuojamąją spinduliuotę, kuri galėtų sukurti lazerį. Nuo tada daug metų buvo bandoma patikrinti, ar ši idėja veikia. Iš pradžių žmonėms pavyko pagaminti maserius, o vėliau sugalvota, kaip pagaminti trumpesnių matomų bangų. Tik 1959 m. Gordonas Gouldas moksliniame straipsnyje sukūrė lazerio pavadinimą. Pirmąjį veikiantį lazerį 1960 m. Hugheso tyrimų laboratorijoje sukonstravo ir paleido Teodoras Maimanas (Theodore Maiman). Tuo metu daug žmonių pradėjo dirbti su lazeriais, o klausimas, kam atiteks lazerio patentas, buvo išspręstas tik 1987 m. (teises laimėjo Gouldas).

Programos

Lazeriai plačiai naudojami kasdieniniame gyvenime ir pramonėje. Lazeriai naudojami CD ir DVD grotuvuose, kuriuose jie nuskaito kodą iš disko, kuriame įrašyta daina ar filmas. Lazeris dažnai naudojamas parduotuvėje parduodamų daiktų brūkšniniams kodams arba SQR kodams nuskaityti, kad būtų galima identifikuoti gaminį ir nurodyti jo kainą. Lazeriai naudojami medicinoje, ypač LASIK akių chirurgijoje, kai lazeriu atkuriama ragenos forma. Chemijoje jis naudojamas kartu su spektroskopija medžiagoms identifikuoti, siekiant nustatyti, iš kokių dujų, kietųjų medžiagų ar skysčių kas nors yra pagaminta. Stipresniais lazeriais galima pjaustyti metalą.

Lazeriais matuojamas Mėnulio atstumas nuo Žemės, atsispindint nuo "Apollo" misijų paliktų atšvaitų. Matuodami laiką, per kurį šviesa nukeliauja iki Mėnulio ir atgal, galime tiksliai nustatyti, kaip toli yra Mėnulis.

Lazerines rodykles žmonės naudoja norėdami parodyti vietą žemėlapyje ar schemoje. Pavyzdžiui, juos naudoja dėstytojai. Be to, daugelis žmonių mėgsta žaisti lazerinėmis rodyklėmis. Kai kurie žmonės yra nukreipę juos į orlaivius. Tai yra pavojinga, be to, daugelyje šalių tai yra neteisėta. Žmonės buvo suimti ir patraukti baudžiamojon atsakomybėn už šį nusikaltimą.

Kompiuteriuose kaip įvesties įrenginys paprastai naudojama optinė kompiuterio pelė. Šiuolaikinės lazerinės rodyklės yra per didelės ir per galingos, todėl daugumoje pelių šiam tikslui naudojami maži VCSEL arba "vertikalūs ertmės paviršių spinduliuojantys lazeriai". Šie lazeriai taip pat naudojami DVD, CD-ROM įrenginiuose ir holografijoje.