الخصائص الأساسية للليزر

إضاءة اتجاهية من الليزر

مصادر الضوء العادية تصدر الضوء في جميع الاتجاهات. لجعل الضوء المنبعث ينتشر في اتجاه واحد ، من الضروري تثبيت جهاز تكثيف معين على مصدر الضوء. على سبيل المثال ، تم تجهيز المصابيح الأمامية والمصابيح الكاشفة للسيارات بعواكس مع تأثير التركيز ، بحيث يتم جمع الضوء المشع والباعث في اتجاه واحد.جهاز الليزرينبعث الليزر بشكل طبيعي في اتجاه واحد ، وتباعد الحزمة صغير للغاية ، فقط حول radan ، وهو قريب من التوازي.

لون نقي جدا من الليزر

يتم تحديد لون الضوء بواسطة الطول الموجى (أو تردد) الضوء. تتوافق أطوال موجية معينة مع ألوان معينة. توزيع الطول الموجي لـالضوء المرئيالجزء الذي تشعه الشمس هو حوالي ميكرون إلى ميكرون ، وتتراوح الألوان المقابلة من الأحمر إلى الأرجواني ، ما مجموعه 7 ألوان ، لذلك لا يمكن القول بأن ضوء الشمس أحادي اللون. يسمى مصدر الضوء الذي يبعث الضوء من لون واحد مصدر الضوء أحادي اللون ، وينبعث منه طول موجي واحد من الضوء. على سبيل المثال ، مصابيح الكريبتون ومصابيح الهيليوم ومصابيح النيون ومصابيح الهيدروجين كلها مصادر إضاءة أحادية اللون تنبعث منها فقط لون معين من الضوء. على الرغم من أن الطول الموجي لموجات الضوء لمصدر الضوء أحادي اللون هو واحد ، لا يزال هناك نطاق توزيع معين. على سبيل المثال ، مصباح النيون ينبعث منه الضوء الأحمر فقط ، وأحادية اللون جيدة جدًا. يعرف باسم تاج أحادي اللون. لا يزال مدى توزيع الطول الموجى صوفي نانومتر. لذلك ، لا يزال الضوء الأحمر المنبعث من مصباح النيون يحتوي على عشرات الضوء الأحمر إذا تم تحديده بعناية. يمكن ملاحظة أنه كلما كان الفاصل الزمني لتوزيع الطول الموجي للإشعاع البصري أضيق ، كلما كان أحادي اللونية أفضل.

تحفيز امتصاص الليزر

امتصاص محفز (امتصاص الاختصار). عندما يتم تحفيز جسيم عند مستوى طاقة منخفض من قبل العالم الخارجي (أي أنه يحتوي على تفاعل تبادل الطاقة مع جزيئات أخرى ، مثل تصادم غير مرن مع فوتون) ويمتص الطاقة ، فإنه ينتقل إلى طاقة أعلى المقابلة لهذه الطاقة. مستوى طاقة مرتفع. يسمى هذا التحول بالامتصاص المحفز.

إشعاع الليزر التلقائي

الحالة المثارة التي يدخل فيها الجسيم عندما يكون مثار ليست حالة مستقرة للجسيمات. إذا كان هناك مستوى طاقة أقل يمكنه قبول الجسيم ، حتى لو لم يكن هناك تأثير خارجي ، فإن الجسيم لديه احتمال معين للتغيير تلقائيًا من حالة الإثارة عالية المستوى (E2) إلى حالة منخفضة الطاقة. حالة انتقال مستوى الأرض (E1) ، بينما يشع الفوتونات مع الطاقة (way) ، تردد الفوتون d = (way)/h. وتسمى عملية الإشعاع هذه بالإشعاع التلقائي.

الإشعاع المحفز ، الليزر

في Mall ، أشار أينشتاين نظريًا إلى أنه بالإضافة إلى الانبعاثات التلقائية ، يمكن للجسيمات عند مستوى الطاقة العالي E2 أيضًا الانتقال إلى مستويات الطاقة المنخفضة بطريقة أخرى. أشار إلى أنه عندما يقع فوتون بتردد: d = (من)/h ، فإن الجسيم سوف يستحث باحتمال معين.

الليزر مشرق جدا

قبل اختراع الليزر ، كان مصباح الزينون النبضي ذو الجهد العالي أعلى سطوع بين مصادر الضوء الاصطناعي ، والذي كان مشابهًا لسطوع الشمس ، في حين أن سطوع ليزر الياقوت قد يتجاوز عشرات المليارات من المرات من مصباح الزينون. لأن الليزر شديد السطوع ، يمكنه إضاءة الأشياء عن بعد. إن إضاءة الشعاع المنبعث من الليزر الصدفي على القمر حوالي ، من إنتاج لوكس (وحدة الإضاءة) ، واللون أحمر فاتح ، وبقعة الليزر مرئية للعين المجردة. إذا تم استخدام أقوى ضوء كشاف لإضاءة القمر ، فإن الإضاءة المولدة هي فقط حوالي واحد من تريليون لوكس ، ولا يمكن للعين البشرية اكتشافها على الإطلاق. السبب الرئيسي لسطوع الليزر العالي للغاية هو التلألؤ الاتجاهي. يتركز عدد كبير من الفوتونات وينبعث في مساحة صغيرة جدًا ، وكثافة الطاقة مرتفعة للغاية بشكل طبيعي. النسبة بين سطوع الليزر وأشعة الشمس بالملايين ، وقد تم إنشاؤها بواسطة البشر.

طاقة كبيرة من الليزر

يتم حساب طاقة الفوتون على أنها E = hv ، حيث h هو ثابت بلانك و v هو التردد. يمكن ذلكأن نرى أنه كلما زاد التردد ، وارتفاع الطاقة. نطاق تردد الليزر × 10 ^(14) هرتز إلى 10 ^(14) هرتز.

شخصيات أخرى من الليزر

الليزر له العديد من الخصائص الأخرى: أولاً ، الليزر أحادي اللون ، أو تردد واحد. هناك بعض أنواع الليزر التي يمكنها توليد ليزر بترددات مختلفة في نفس الوقت ، ولكن هذه الليزر معزولة عن بعضها البعض وتستخدم بشكل منفصل. ثانيًا ، ضوء الليزر هو ضوء متماسك. إن خاصية الضوء المتماسك هي أن جميع موجات الضوء الخاصة به متزامنة ، وأن شعاع الضوء بالكامل يشبه "قطار الموجة". مرة أخرى ، الليزر شديد التركيز ، مما يعني أنه يجب عليه السفر لمسافات طويلة قبل أن يتشتت أو يتلاقى.