Lazerlerin temel özellikleri

Lazerin yönlü aydınlatması

Sıradan ışık kaynakları her yöne ışık yayar. Yayılan ışığın bir yönde yayılmasını sağlamak için, ışık kaynağına belirli bir yoğuşmalı cihaz takmak gereklidir. Örneğin, otomobillerin farları ve arama lambaları, konsantre bir etkiye sahip reflektörlerle donatılmıştır, böylece yayılan ışık bir yönde toplanır ve yayılır.LazerLazer tarafından yayılan doğal olarak tek bir yönde yayılır ve ışının farklılığı son derece küçüktür, sadece yaklaşık 0.001 radyan, paralel olarak yakındır.

Lazerin çok saf rengi

Işığın rengi ışığın dalga boyu (veya frekansı) tarafından belirlenir. Belirli dalga boyları belirli renklere karşılık gelir. Dalga boyu dağılımıGörünür ışıkGüneş tarafından yayılan segment yaklaşık 0.76 mikron ila 0.4 mikron arasındadır ve karşılık gelen renkler kırmızıdan mora kadar değişir, toplam 7 renk, bu nedenle güneş ışığının monokromatik olduğu söylenemez. Tek bir rengin ışığını yayan bir ışık kaynağı monokromatik ışık kaynağı olarak adlandırılır ve tek bir ışık dalga boyu yayar. Örneğin, kripton lambaları, helyum lambaları, neon lambalar ve hidrojen lambaları, sadece belirli bir ışık rengi yayan tüm monokromatik ışık kaynaklarıdır. Monokromatik bir ışık kaynağının ışık dalgalarının dalga boyu tek olmasına rağmen, hala belirli bir dağıtım aralığı vardır. Örneğin, neon lamba sadece kırmızı ışık yayar ve monokromatikliği çok iyidir. Monokromatisite taç olarak bilinir. Dalga boyu dağıtım aralığı hala 0.00001 nanometre. Bu nedenle, neon lamba tarafından yayılan kırmızı ışık, dikkatli bir şekilde tanımlanırsa hala düzinelerce kırmızı ışık içerir. Optik radyasyonun dalga boyu dağıtım aralığının daha dar olduğu, monokromatisite daha iyi olduğu görülebilir.

Lazerin uyarılmış emilimi

Uyarılmış emilim (kısaltma emilimi). Daha düşük bir enerji seviyesindeki bir parçacık dış dünya tarafından heyecanlandırıldığında (yani, bir foton ile elastik olmayan bir çarpışma gibi diğer parçacıklarla bir enerji değişim etkileşimi vardır) ve enerjiyi emer, bu enerjiye karşılık gelen daha yüksek bir enerjiye geçer. Yüksek enerji seviyesi. Bu geçişe uyarılmış emilim denir.

Lazerin spontan radyasyonu

Heyecanlı olduğunda parçacığın girdiği heyecanlı durum, parçacığın kararlı durumu değildir. Parçacığı kabul edebilecek daha düşük bir enerji seviyesi varsa, harici bir etki olmasa bile, parçacığın yüksek seviyeli bir heyecanlı durumdan (E2) kendiliğinden değişme olasılığı vardır. Düşük enerji durumuna. Seviye zemin durumu (E1) geçişi, enerji (E2-E1), foton frekansı ν =(E2-E1)/h ile fotonlar yayılırken. Bu radyasyon sürecine spontan radyasyon denir.

Uyarılmış radyasyon, lazer

1917 yılında, einstein'ın teorik olarak, spontan emisyona ek olarak, yüksek enerji seviyesinde E2 partiküllerinin de başka bir şekilde daha düşük enerji seviyelerine geçebileceğini belirtti. Ν =(E2-E1)/h frekansı olan bir fotonun olayı olduğunda, parçacığın da belirli bir olasılık ile indükleneceğine işaret etti.

Lazer çok parlak

Lazerin icadından önce, yüksek voltajlı darbeli xenon lamba, güneşin parlaklığına benzer yapay ışık kaynakları arasında en yüksek parlaklığa sahipti. Yakut lazerin lazer parlaklığı, xenon lambasının on milyonlarca katını geçebilir. Lazer çok parlak olduğundan, nesneleri bir mesafede aydınlatabilir. Aydaki yakut lazeri tarafından yayılan ışının ışığı yaklaşık 0.02 lux (aydınlık birimi), renk parlak kırmızıdır ve lazer noktası çıplak gözle görülebilir. Ay'ı aydınlatmak için en güçlü ışıldak kullanılıyorsa, üretilen aydınlatma bir lux'ın sadece bir trilyonudur ve insan gözü onu hiç algılayamaz. Lazerin son derece yüksek parlaklığının ana nedeni yönlü lüminesanstır. Çok sayıda foton çok küçük bir alanda yoğunlaşır ve yayılır ve enerji yoğunluğu doğal olarak son derece yüksektir. Bir lazerin ve güneş ışığının parlaklığı arasındaki oran milyonlardadır ve insanlar tarafından yaratılmıştır.

Lazerin büyük enerjisi

Bir fotonun enerjisi, h Planck sabitinin ve v frekansının olduğu E = hv olarak hesaplanır. Bu olabilirFrekans ne kadar yüksek olursa, enerji o kadar yüksek olur. Lazer frekans aralığı 3.846 × 10 ^(14)Hz ila 7.895 × 10 ^(14)Hz.

Lazerin diğer karakterleri

Lazerler diğer birçok özelliğe sahiptir: birincisi, lazerler monokromatik veya tek frekanslıdır. Aynı anda farklı frekanslarda lazer üretebilen bazı lazerler vardır, ancak bu lazerler birbirinden izole edilir ve ayrı olarak kullanılır. İkincisi, lazer ışığı tutarlı bir ışıktır. Tutarlı ışığın özelliği, tüm ışık dalgalarının senkronize edilmesidir ve tüm ışık demeti "dalga treni" gibidir. Yine, lazer son derece yoğundur, bu da dağıtılmadan veya yakınlaştırılmadan önce uzun bir mesafe kat etmesi gerektiği anlamına gelir.