Лазер

Механизъм

Лазерът създава светлина чрез специални действия, включващи материал, наречен "оптична среда за усилване". В този материал се вкарва енергия с помощта на "енергийна помпа". Това може да бъде електричество, друг източник на светлина или друг източник на енергия. Енергията кара материала да премине в т.нар. възбудено състояние. Това означава, че електроните в материала имат допълнителна енергия и след известно време ще я загубят. Когато загубят енергията, те ще освободят фотон (частица светлина). Видът на използваната среда за оптично усилване ще промени цвета (дължината на вълната), който ще се получи. Освобождаването на фотони е частта от лазера, наречена "стимулирано излъчване на радиация".

Много неща могат да излъчват светлина, като например електрическа крушка, но светлината няма да бъде организирана в една посока и фаза. Като използвате електрическо поле, за да контролирате начина, по който се създава светлината, тази светлина вече ще бъде от един вид и ще се движи в една посока. Това е "кохерентно излъчване".

В този момент светлината все още е слаба. Огледалата от двете страни отразяват светлината напред-назад и тя попада в други части на оптичната среда за усилване, което кара тези части също да отделят фотони, генерирайки повече светлина ("усилване на светлината"). Когато цялата оптична усилваща среда произвежда светлина, това се нарича насищане и създава много силен светлинен лъч с много тясна дължина на вълната, който бихме нарекли лазерен лъч.

Дизайн

Светлината се движи през средата между двете огледала, които я отразяват напред-назад. Едното от огледалата обаче отразява светлината само частично, като позволява на част от нея да изтече. Избягващата светлина съставлява лазерния лъч.

Това е проста конструкция; видът на използваната оптична усилваща среда обикновено определя вида на лазера. Тя може да бъде кристал, примери за това са рубин и гранатов кристал, изработен от итрий и алуминий със смесен редкоземен метал. За лазера могат да се използват газове, като се използват хелий, азот, въглероден диоксид, неон или други. Големите и мощни лазери обикновено са газови лазери. Лазерът със свободни електрони използва сноп от електрони и може да бъде настроен да излъчва различни цветове. И накрая, най-малките лазери използват полупроводникови диоди, за да произвеждат светлината. Те са най-многобройният вид, използван в електрониката.

История

Алберт Айнщайн пръв стига до идеята за стимулирано излъчване, което може да доведе до създаването на лазер. От този момент нататък минават много години, за да се провери дали идеята работи. Първоначално хората успяват да направят мазери, а по-късно разбират как да направят по-къси видими вълни. Едва през 1959 г. Гордън Гулд създава името лазер в един научен труд. Първият работещ лазер е сглобен и експлоатиран от Теодор Майман в изследователските лаборатории на Хюз през 1960 г. По това време много хора започват да работят върху лазери и въпросът кой ще получи патента за лазера се решава едва през 1987 г. (Гулд печели правата).

Приложения

Лазерите са намерили много приложения в ежедневието и в промишлеността. Лазерите се намират в CD и DVD плейърите, където те разчитат кода от диска, на който е записана песен или филм. Лазерът често се използва за разчитане на баркодовете или SQR кодовете на вещите, продавани в магазина, за да се идентифицира продуктът и да се посочи неговата цена. Лазерите се използват в медицината, особено в очната хирургия LASIK, където лазерът се използва за възстановяване на формата на роговицата. Използват се в химията със спектроскопията за идентифициране на материали, за да се установи от какъв вид газове, твърди вещества или течности е направено нещо. По-силните лазери могат да се използват за рязане на метал.

Лазерите се използват за измерване на разстоянието между Луната и Земята чрез отразяване от рефлектори, останали от мисиите "Аполо". Чрез измерване на времето, необходимо на светлината да стигне до Луната и да се върне обратно, можем да разберем колко точно е отдалечена Луната.

Лазерните показалки се използват от хората за посочване на място върху карта или схема. Например, лекторите ги използват. Освен това много хора обичат да си играят с лазерни показалки. Някои хора са ги насочвали към самолети. Това е опасно, а в много страни е и незаконно. Хората са били арестувани и съдени за това престъпление.

В компютрите обикновено се използва оптична компютърна мишка като входно устройство. Съвременните лазерни показалки са твърде големи и мощни за тази цел, така че повечето мишки използват за тази цел малки VCSEL или "лазери с вертикална кухина, излъчващи повърхност". Тези лазери се използват и в DVD и CD-ROM устройствата и в холографията.