Лазер
Лазер — это устройство, которое создаёт узкий пучок света благодаря индуцированному излучению. Лазерный свет отличается высокой направленностью, монохроматичностью и когерентностью.
В обычном веществе большинство атомов находится на нижних энергетических уровнях. Поэтому поглощение света преобладает над излучением. Для работы лазера создают инверсию населённостей: на верхнем энергетическом уровне оказывается больше частиц, чем на нижнем. Переходы между уровнями удобно рассматривать на энергетической диаграмме атома.
Фотон с частотой, соответствующей разности энергий уровней, может вызвать переход возбуждённого атома на нижний уровень. При этом испускается второй фотон, полностью совпадающий с первым по частоте, фазе, направлению распространения и поляризации. Это индуцированное излучение. Фотон также может быть получен при самопроизвольном переходе, но такое излучение не обеспечивает согласованности светового пучка.
В гелий-неоновом лазере электрический разряд возбуждает атомы. Они передают энергию атомам неона, после чего в оптическом резонаторе возникает цепочка индуцированных переходов. Зеркала многократно отражают свет, а одно полупрозрачное зеркало выпускает наружу лазерный луч.
Оптический резонатор усиливает излучение за счёт многократного прохождения света между зеркалами. Поэтому лазерный луч обычно узкий и распространяется почти параллельно. Его спектр близок к одной частоте, а волны согласованы по фазе. Лазеры применяют в связи, медицине, измерительной технике и промышленности.
Лазерный свет не является радиоактивным излучением. Лазер создаёт электромагнитные волны за счёт переходов между энергетическими уровнями, а радиоактивность связана с превращениями нестабильных атомных ядер. Также индуцированное излучение не следует путать с эффектом Комптона, при котором фотон рассеивается на электроне.
Что необходимо для усиления света в лазере?
Главное
- Лазер усиливает свет с помощью индуцированного излучения при инверсии населённостей.
- Энергия фотона определяется разностью энергий уровней: \(E_2-E_1=h\nu\).
- Лазерный свет направленный, почти монохроматический и когерентный.