Lazerler çok çeşitli ürünlerde ve teknolojilerde kullanılıyor ve çeşitlilik inanılmaz.Görünüşe göre her şeyin gölgesinde bir lazer var.Ama tam olarak lazer nedir? Lazer ışını ile el feneri ışını arasındaki fark nedir?
NASA Langley Araştırma Merkezi
Optik hasar eşiği test cihazı üç lazer vardır: yüksek enerji patlama neodyum-yttrium alüminyum
Granet lazerleri, titanyum-safir lazerleri ve rezonanslı He-ne lazerleri.
NASA Langley Araştırma Merkezi
Optik hasar eşiği test cihazı üç lazer vardır: yüksek enerji patlama neodyum-yttrium alüminyum
Granet lazerleri, titanyum-safir lazerleri ve rezonanslı He-ne lazerleri.
Tüm evrende sadece yaklaşık 100 farklı atom vardır. Gördüğümüz her şey sonsuz sayıda şekilde birleştirilmiş 100'den fazla atomdan oluşur.Bu atomların birbirleri arasında yerleşme şekli, oluşmuş nesnenin bir bardak su olup olmadığını belirler., bir parça metal, ya da bir soda şişesindeki köpük!
Atomlar sürekli hareket halindedirler. Sürekli titreşirler, hareket ederler ve dönerler ve koltuklarımızı oluşturan atomlar bile sürekli hareket halindedir. Katı maddeler aslında hareket halindedir!Atomların farklı heyecan durumları vardır.Eğer bir atoma yeterince enerji verilirse, temel durum enerjisi seviyesinden heyecanlanmış durum enerjisi seviyesine çıkabilir.Heyecanlı durumdaki enerji seviyesi, atoma ısı şeklinde ne kadar enerji verildiğine bağlıdır., ışık, elektrik vb.
Aşağıdaki diyagram atomların yapısını iyi gösterir:
En basit atom modeli
Bir atom çekirdeğinden ve etrafında dönen elektronlardan oluşuyor.
Bir atom çekirdeğinden ve etrafında dönen elektronlardan oluşuyor.
Basit bir atom, bir çekirdekten (proton ve nötron içeren) ve bir elektron bulutundan oluşur.Bir elektron bulutundaki elektronları çekirdeğin etrafında farklı yörüngelerde dolaşan elektronlar olarak düşünebiliriz..
Modern teknolojiyle atomlara baksak bile, elektronların ayrı yörüngelerini göremiyoruz, ama bu yörüngeleri atomların farklı enerji seviyeleri olarak düşünmemiz yardımcı oluyor.Eğer bir atomu ısıtırsak, düşük enerjili orbitallerdeki bazı elektronlar, çekirdekten daha uzak yüksek enerjili orbitallere atlamak için heyecanlanabilir.
Enerji emilimi:
Atomlar ısı, ışık, elektrik vb. şeklinde enerji emerler. Elektron daha sonra düşük enerji orbitalinden yüksek enerji orbitaline sıçrayabilir.
Bu açıklama basit olsa da, atomların lazer oluşturmalarının temel ilkesini ortaya koyar.
Elektronlar daha yüksek enerjiye dönüştükten sonra, sonunda temel duruma döneceklerdir.Atomların sürekli olarak fotonlar şeklinde enerji ürettiğini göreceksiniz.Örneğin, bir fırındaki ısıtıcı element parlak kırmızıya döner, kırmızı renk ise ısı ile heyecanlanan atomların serbest bıraktığı kırmızı fotondur.Gördüğünüz, yüksek hızlı elektronlar tarafından uyarılan fosfor atomlarının yaydığı çeşitli farklı renklerde ışık.Floresan lambalar, gaz lambaları ve yanıp sönen lambalar da dahil olmak üzere herhangi bir aydınlatıcı nesne, elektronların yörüngelerini değiştirerek ve fotonları serbest bırakarak ışık yayar.
Bir lazer, heyecanlı atomlardan fotonların salınımını kontrol eden bir cihazdır..Bu isim kısaca lazerin nasıl çalıştığını anlatır.
Birçok lazer türü olmasına rağmen, hepsinin bazı temel özellikleri vardır.yüksek yoğunluklu bir flaş veya boşaltma ortamı pompalayabilir, bu da heyecanlı bir durumda çok sayıda atom (yüksek enerjili elektronlar içeren atomlar) üretir.Çok sayıda atomu heyecanlanmış durumda olmalı.Genel olarak, atomlar temel durumdan iki veya üç enerji seviyesine yükselmek için heyecanlandırılmalıdır.Nüfus tersine çevrimi, heyecanlanmış durumdaki atomlar ile temel durumdaki atomlar arasındaki sayı oranıdır..
Lazer ortamı pompalandığında, heyecanlı elektronları olan bir dizi atomu içerir.Tıpkı bir elektronun heyecanlanmış bir duruma ulaşmak için belli miktarda enerjiyi emer gibi.Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, elektron aşağı seviyeye atladığı sürece enerjisinin bir kısmını serbest bırakacaktır.Serbest bırakılan enerji foton (ışık enerjisi) şeklinde dönüştürülür.Yayılan foton, serbest bırakıldığı anda elektronun enerji durumuna bağlı olarak belirli bir dalga boyuna (renk) sahiptir.Aynı elektron durumuna sahip iki atom aynı dalga boyundaki fotonlar yayar.
Lazer ışığı sıradan ışıktan çok farklıdır.
Yayılan lazer tek renklidir. Bir lazer belirli bir dalga boyundaki (yani belirli bir renk) ışığı içerir.Işığın dalga boyu, elektronların daha düşük bir enerji yörüngesine döndüklerinde serbest bıraktıkları enerji ile belirlenir.
Yayılan lazerin koheransı iyidir. Lazerin yapısı daha iyidir ve her foton diğer fotonu takip eder. Yani, tüm fotonların dalga cephesi tam olarak aynıdır.
Lazer iyi bir yönlendirme kapasitesine sahiptir. Lazer ışınları kompakt, odaklanmış ve son derece enerjiktir. Aksine, el feneri tarafından yayılan ışık birden fazla yönde dağılır.ve ışık enerjisi zayıf ve konsantrasyonu düşük.
Bu üç özelliği elde etmek için, uyarılmış emisyon denilen bir süreç gerekir.Sıvılandırılmış emisyonda, atomlar düzenli bir şekilde foton yayar.
Atom tarafından yayılan foton, heyecanlanmış durum ve temel durum arasındaki enerji farkına bağlı olan belirli bir dalga boyuna sahiptir.Eğer bir foton (belirli bir enerji ve fazı olan) aynı heyecanlanmış durumda bir elektronu olan başka bir atoma dokunursaİlk foton, atomu bir foton yaymak için heyecanlandırabilir veya yönlendirebilir ve yayılan foton (yaniikinci atom tarafından yayılan foton) gelen foton ile aynı frekansta ve yönde salınır..
Lazerin bir diğer önemli bileşeni, lazer ortamının her ucunda bulunan bir çift aynadır.Belirli bir dalga boyunun ve fazın fotonları, her iki ucundaki reflektörlerin yansıması yoluyla lazer ortamı arasında ileri geri hareket ederBunu yaparken, daha fazla elektronu yüksek enerjili yörüngelerden düşük enerjili yörüngelere atlamak için heyecanlandıracaklar.Bu da daha sonra Şelale üretir., aynı dalga boyunda ve fazda çok sayıda foton lazerde hızla toplanır. Lazer ortamının bir ucundaki ayna Sadece ışığın bir kısmını yansıtır.İçinden geçen ışık bir lazerdir.
Rubin lazer, bir kamera flaşına benzer bir flaş tüpünden, bir rubin çubuğundan ve iki aynadan (bir tanesi yarı yansıtıcı bir aynadır) oluşur.ve flaş tüp pompalama kaynağıdır.