Lāzers
Lāzers ir iekārta, kas rada pastiprinātu, vienkrāsas gaismas avotu. Tajā izmanto īpašas gāzes vai kristālus, lai radītu tikai vienas krāsas gaismu. Gāzēm tiek pievadīta enerģija, lai tās izstarotu gaismu. Tad izmanto spoguļus, lai pastiprinātu (padarītu spēcīgāku) gaismu. Daudzos lāzeros visa gaisma ceļo vienā virzienā, tāpēc tā paliek kā šaurs kolimētas gaismas stars, kas nekļūst ne platāks, ne vājāks, kā tas notiek lielākajā daļā gaismas avotu.
Uz kaut ko vērsts, šis šaurais staru kūlis veido vienu gaismas punktu. Gaismas enerģija paliek šajā šaurā staru kūlī, nevis izkliedējas, kā tas ir ar lukturīti (elektrisko lukturīti).
Vārds "lāzers" ir saīsinājums no "gaismas pastiprināšana ar stimulētu starojuma emisiju". Gan ierīce, gan tās nosaukums ir radies no agrākā masera.
Sarkanais (660, 635 nm), zaļais (532, 520 nm) un zilais (445, 405 nm) lāzers.
Mehānisms
Lāzers rada gaismu, veicot īpašas darbības ar materiālu, ko dēvē par "optisko pastiprinājuma nesēju". Enerģiju šajā materiālā ievada, izmantojot "enerģijas sūkni". Tas var būt elektrība, cits gaismas avots vai kāds cits enerģijas avots. Enerģija liek materiālam pāriet tā sauktajā uzbudinātā stāvoklī. Tas nozīmē, ka elektroniem materiālā ir papildu enerģija, un pēc kāda laika tie šo enerģiju zaudē. Zaudējot enerģiju, tie izdala fotonu (gaismas daļiņu). Izmantotā optiskā pastiprinājuma nesēja veids mainīs to, kāda krāsa (viļņa garums) tiks radīta. Fotonu izdalīšanās ir lāzera "stimulētā starojuma emisija".
Daudzas lietas var izstarot gaismu, piemēram, spuldzīte, taču gaisma nav organizēta vienā virzienā un fāzē. Izmantojot elektrisko lauku, lai kontrolētu, kā tiek radīta gaisma, šī gaisma tagad būs viena veida un virzīsies vienā virzienā. Tas ir "koherentais starojums".
Šobrīd gaisma joprojām ir vāja. Spoguļi abās pusēs atstaro gaismu uz priekšu un atpakaļ, un tā nonāk citās optiskā pastiprinājuma elementa daļās, izraisot to fotonu izdalīšanos, tādējādi radot vairāk gaismas ("gaismas pastiprinājums"). Kad visa optiskā pastiprinošā vide rada gaismu, to sauc par piesātinājumu, un tas rada ļoti spēcīgu gaismas staru ar ļoti šauru viļņa garumu, ko mēs saucam par lāzera staru.
Lāzera griešana
Dizains
Gaisma pārvietojas caur vidi starp diviem spoguļiem, kas atstaro gaismu uz priekšu un atpakaļ. Tomēr viens no spoguļiem tikai daļēji atstaro gaismu, ļaujot daļai tās izkļūt. Izplūstošā gaisma veido lāzera staru.
Tā ir vienkārša konstrukcija; izmantotā optiskā pastiprinātāja tips parasti nosaka lāzera tipu. Tas var būt kristāls, piemēram, rubīns un granāta kristāls, kas izgatavots no itrija un alumīnija ar retzemju metālu piejaukumu. Lāzeram var izmantot gāzes, izmantojot hēliju, slāpekli, oglekļa dioksīdu, neonu vai citas. Lieli un jaudīgi lāzeri parasti ir gāzes lāzeri. Brīvo elektronu lāzers izmanto elektronu kūli, un to var noregulēt, lai izstarotu dažādas krāsas. Visbeidzot, vismazākie lāzeri gaismas radīšanai izmanto pusvadītāju diodes. Tie ir visplašāk izmantotie un tiek izmantoti elektronikā.
Vēsture
Albertam Einšteinam pirmajam radās ideja par stimulēto emisiju, kas varētu radīt lāzeru. Kopš tā brīža tika pavadīti daudzi gadi, lai pārbaudītu, vai šī ideja darbojas. Sākumā cilvēkiem izdevās izgatavot maserus, bet vēlāk izdomāja, kā izgatavot īsākus redzamos viļņu garumus. Tikai 1959. gadā Gordons Gūlds pētnieciskajā darbā radīja nosaukumu lāzers. Pirmo darbojošos lāzeru 1960. gadā Hjūza pētniecības laboratorijās izveidoja un darbināja Teodors Maimans. Šajā laikā pie lāzeriem sāka strādāt daudzi cilvēki, un jautājums par to, kurš iegūs lāzera patentu, tika izlemts tikai 1987. gadā (tiesības ieguva Goulds).
Pieteikumi
Lāzeri ir atraduši daudz pielietojumu gan ikdienā, gan rūpniecībā. Lāzeri ir atrodami CD un DVD atskaņotājos, kur tie nolasa kodu no diska, uz kura ir dziesma vai filma. Lāzeri bieži tiek izmantoti, lai nolasītu svītrkodus vai SQR kodus uz lietām, ko pārdod veikalā, lai identificētu produktu un norādītu tā cenu. Lāzerus izmanto medicīnā, jo īpaši acu operācijās LASIK, kur ar lāzeru labo radzenes formu. Ķīmijā to izmanto spektroskopijā, lai identificētu materiālus un noskaidrotu, no kādām gāzēm, cietām vielām vai šķidrumiem kaut kas sastāv. Spēcīgākus lāzerus var izmantot metāla griešanai.
Lai noteiktu Mēness attālumu no Zemes, tiek izmantoti lāzeri, kas atstarojas no Apollo misiju atstarotājiem. Mērot laiku, kas nepieciešams, lai gaisma nokļūtu līdz Mēnesim un atpakaļ, mēs varam precīzi noteikt, cik tālu atrodas Mēness.
Lāzera rādītājus cilvēki izmanto, lai norādītu uz kādu vietu kartē vai diagrammā. Piemēram, tos izmanto pasniedzēji. Tāpat daudziem cilvēkiem patīk spēlēties ar lāzera rādītājiem. Daži cilvēki tos ir vērsuši pret lidmašīnām. Tas ir bīstami, un daudzās valstīs tas ir arī nelikumīgi. Cilvēki ir arestēti un saukti pie kriminālatbildības par šo noziegumu.
Datoros kā ievadierīce parasti tiek izmantota optiskā datorpele. Mūsdienu lāzera rādītāji ir pārāk lieli un jaudīgi, lai tos izmantotu, tāpēc vairums peļu šim nolūkam izmanto mazus VCSEL jeb "vertikālos dobuma virsmas izstarojošos lāzerus". Šos lāzerus izmanto arī DVD un CD-ROM diskdziņos un hologrāfijā.
