Laser

W 1917 jeden z największych umysłów wszechczasów Albert Einstein przewidział możliwość zachodzenia zjawiska emisji wymuszonej. Przypuszczenie to oraz ciągły rozwój nauki i poszerzanie wiedzy dotyczącej światła, doprowadziło do powstania urządzenia zwanego laserem.

Urządzenia te zrewolucjonizowały wiele aspektów naszego życia. Okazały się niezastąpione w medycynie, elektronice, metalurgii, poligrafii, holografii, budownictwie i oczywiście w technologii wojskowej, co ciekawe stosuje się je także do znakowania żywności, do nanoszenia na nią daty produkcji i daty przydatności do spożycia. Lasery są stosunkowo młodymi urządzeniami, pierwszy z nich powstał dopiero w 1960 roku. Był to laser rubinowy, a jego stworzenia dokonał Theodor Maiman.

Działanie lasera polega na wzmocnieniu promieniowania elektromagnetycznego. Naukowcy obecnie potrafią wzmocnić fale promieniowania podczerwonego, widzialnego i ultrafioletowego. Mają miejsce także prace nad zbudowaniem lasera wzmacniającego promieniowanie rentgenowskie.

Każdy laser składa się z trzech części: ośrodka aktywnego – zwanego także ośrodkiem czynnym, rezonatora optycznego i układu pompującego.

Ośrodek czynny zawiera w sobie substancję, dzięki której zachodzi akcja laserowa. Aby do tego doszło musimy tą substancję najpierw pobudzić, czyli zmienić jej stan podstawowy na wzbudzony. Chcemy, aby jak najwięcej atomów było wzbudzonych, jeżeli w danym ośrodku liczba atomów wzbudzonych jest większa od tych znajdujących się w stanie podstawowym mamy do czynienia z inwersją (odwróceniem) obsadzeń. Na końcach ośrodka czynnego znajdują się lustra, są one ustawione względem siebie przeciwnie i stanowią one rezonator optyczny. Zwierciadła te odbijają fotony, powodujące zjawisko emisji wymuszonej polegające na wyemitowaniu przez pobudzony atom kwantu promieniowania, poprzez przejście ze stanu wzbudzonego ponownie na stan podstawowy. Przejście to jest wymuszone poprzez foton wpadający do wzbudzonego atomu. Zjawisko to może nastąpić tylko i wyłącznie wtedy, kiedy energia, jaką posiada foton równa jest energii wzbudzenia. Aby zjawiska te miały miejsce trzeba wzbudzić ośrodek czynny, za to zadanie odpowiedzialny jest ośrodek pompujący to on emituję światło, bądź impulsy świetlne czy elektryczne, doprowadza do reakcji chemicznych (w zależności od rodzaju lasera, ośrodek aktywny będzie pobudzany w inny sposób), aby podziałać odpowiednio na substancję czynną i doprowadzić ją do stanu wzbudzonego.

Można śmiało powiedzieć, że światło lasera jest wyjątkowe. Jest monochromatyczne, czyli jednokolorowe, więc zawiera w sobie tylko jedną długość fali promieniowania świetlnego, jest ono ukierunkowane to znaczy, że rozchodzi się w jednym kierunku nie tracąc dzięki temu swojego natężenia, jest ono także bardzo spójne, czyli zgodne w fazie.

Istnieje wiele rodzajów laserów, dokonujemy ich podziału na grupy ze względu na substancję tworzącą ośrodek czynny. Wyróżniamy lasery półprzewodnikowe, gazowe, cieczowe oraz pracujące na ciałach stałych. Lasery posiadają możliwość pracy ciągłej oraz impulsowej. Urządzenia te charakteryzują się rozbieżnością w posiadanej przez siebie mocy, jedne z nich potrafią ciąć metal, a inne pokazać tylko małą kropeczkę na ścianie. Pomimo tego, że niektóre z nich są bardzo słabe należy pamiętać, aby chronić przed nimi oczy i nigdy nie patrzeć bezpośrednio na wiązkę światła laserowego.