Що таке лазер – коротко
Лазер – це пристрій, що створює вузький пучок інтенсивного світла. У роботі лазера використовується властивість електронів атома займати тільки певні орбіти навколо свого ядра. Коли атом отримує квант енергії, він може перейти в збуджений стан, який характеризується переміщенням електронів з найнижчою енергетичної орбіти (так званий основний рівень) на орбіту з більш високим енергетичним рівнем.
Однак електрони не можуть довго залишатися на орбіті з високою енергією і мимовільно повертаються на основний рівень, при цьому кожен такий електрон випромінює фотон (світлову хвилю). Процес, що почався в одному атомі, запускає ланцюгову реакцію переходу електронів інших атомів на більш низькі енергетичні орбіти, в результаті чого утворюється лавина однакових світлових хвиль, узгоджено змінюються в часі. Ці хвилі формують світловий промінь, який у деяких лазерів має настільки високу потужність, що може різати камені і метали. Винайдені в 1960 році, лазери мають зараз дуже широку сферу застосування, починаючи від медицини (для видалення пухлин) і закінчуючи музикою (для запису й зчитування сигналів на компакт-дисках).
Твердотільний лазер
Типовий лазер складається з трубки з твердим кристалом, наприклад, рубіном (малюнок зверху), закритою з торців непрозорим і частково прозорим дзеркалами. Електрична обмотка збуджує атоми кристала для генерації світлових хвиль, які переміщаються між дзеркалами доти, поки не стануть досить інтенсивними, щоб пройти через частково прозоре дзеркало.
Створення лазерного променя
1. Електрони кожного атома {на малюнку справа чорні крапки на внутрішніх окружностях) у вимкненому лазері знаходяться на основному енергетичному рівні.
2. Відразу ж після включення лазера енергія з розрядної трубки переводить електрони на більш високі енергетичні орбіти {зовнішні кола).
3. Коли електрони починають повертатися на основний рівень, вони випускають світло, спонукаючи інші електрони робити те ж саме. Результуючий світловий пучок має одну довжину хвилі і, в міру повернення нових електронів на низькі орбіти, стає все більш потужним.
Більш різкий фокус
1. Лазерне випромінювання (один колір) 2. Природне світло (багато квітів)
Лазерний пучок містить світло тільки однієї довжини хвилі і може бути сфокусований лінзою практично в точку (малюнок праворуч). Природне світло, що складається з променів з різними довжинами хвиль, так різко НЕ фокусується (далекий малюнок праворуч). Здатність концентрувати величезну енергію в вузькому промені і передавати цей промінь на великі відстані практично без розсіювання та ослаблення, характерних для багатоколірного світла, робить лазер найважливішим інструментом в руках людини.
Related posts:
- Що таке лазер – доповідь Цікавий факт: чи знаєте Ви, що до появи лазерів були мазери? Мазер – квантовий генератор, що випромінює когерентні мікрохвилі (хвилі сантиметрового діапазону) Мазер – це абревіатура, від англійського microwave amplification by stimulated emission of radiation, що в перекладі означає “посилення мікрохвиль за допомогою вимушеного випромінювання”. Мазер був винайдений в 1950-х роках, на кілька років раніше […]...
- Що таке світло – коротко Що таке світло? Світло – це електромагнітне випромінювання, довжини хвиль якого лежать в діапазоні від 380 до 760 нанометрів. Саме цей діапазон хвиль сприймається нашими очима як видиме світло. Так, хвиля певної довжини, відбиваючись від предмета, потрапляє на сітківку ока, і ми вирішуємо, що цей предмет, наприклад, жовтого кольору. Найкоротшою довжині хвилі відповідає фіолетовий світло, […]...
- Що таке лазер Лазер (оптичний квантовий генератор) – видатне досягнення фізики XX століття. Унікальні властивості лазерного променя знаходять застосування в найрізноманітніших сферах – від потужних промислових агрегатів до дрібної побутової техніки. Слово laser утворено першими літерами фрази Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Дослівний переклад такий: “посилення світла за допомогою вимушеної емісії випромінювання”. У російській мові використовується […]...
- Лазер, принцип дії лазера Лазер – це пристрій, який перетворює різні види енергії (електричну, світлову, теплову, хімічну та інші) в енергію когерентного електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. У простих джерелах світла (нагріті тіла, лампи розжарювання та інші) атоми отримують енергію за рахунок збудження валентних електронів, які знаходяться на зовнішніх електронних оболонках. Перейшовши в збуджений стан, електрон атома приблизно через 10-8-10-7 […]...
- Що таке лазер: принцип роботи та застосування Складно в наш час знайти людину, яка ніколи не чула б слова “лазер”, проте чітко уявляють, що це таке, мізерна кількість. За півстоліття з моменту винаходу лазери різних видів знайшли застосування в широкому спектрі напрямків, від медицини до цифрової техніки. Так що ж таке лазер, який принцип його дії, і для чого він потрібен? Що […]...
- Дисперсія світла – коротко Отже, в чому полягає явище дисперсії світла? У минулій статті ми розглянули закон заломлення світла. Тоді ми не замислювалися, а точніше – не згадували про те, що світло (електромагнітна хвиля) має певну довжину. Давайте згадаємо: Світло – електромагнітна хвиля. Видиме світло – це хвилі, що мають довжину в інтервалі від 380 до 770 нанометрів. Так […]...
- Дисперсія світлових хвиль Якщо на тригранну призму направити пучок білого світла, то на екрані можна чітко побачити спектр, що складається з семи кольорів. Це відбувається тому, що біле світло складний і складається з простих квітів, які по-різному переломлюються призмою. Кут заломлення світла залежить від показника заломлення середовища. Розкладання білого світла в спектр означає, що світло різного кольору має […]...
- Інтерференція світла Все, про що ми говорили в попередньому розділі, справедливо для інтерференції будь-яких видів хвиль – зокрема, світлових. Але є дві істотні особливості, що відрізняють інтерференцію світла від інтерференції, скажімо, механічних хвиль. 1. Період коливань електромагнітного поля в світловій хвилі є настільки малим, що спостерігати і вимірювати ми можемо лише усереднене значення інтенсивності світла. 2. Два […]...
- Як проектували лазер У заключній главі прийнято підбивати підсумки. Але ми не будемо витрачати час на перерахування питань, які не встигли розглянути. Розповімо краще про лазерах, які є найяскравішим втіленням квантової теорії. Лазери ставляться до піонерським винаходам. Так називаються винаходи, які не мають аналогів. Хоча в рекламі можна зустріти фразу типу, “новий телевізор не має аналогів”, насправді це […]...
- Лазер: цікаві факти Лазер – коротке і незвично популярне в наші дні слово стало загальною назвою величезного класу приладів, які отримали в науці і техніці настільки широке застосування, що слідом за виразом “атомне століття” в нашому лексиконі з’явився вираз “лазерний століття”. Вперше ідея створення лазерів була висунута радянським вченим В. А. Фабрикантом в 1940 році, проте в той […]...
- Поляризація світла Дифракція і інтерференція світла підтверджує хвильову природу світла. Але хвилі можуть бути поздовжніми і поперечними. Розглянемо наступний досвід. Поляризація світла Припустимо пучок світла через прямокутну пластину турмаліну, одна з граней якої паралельна осі кристала. Ніяких видимих змін не відбулося. Світло лише частково погасив у пластині і придбав зеленувате забарвлення. Тепер після помістимо ще одну пластину […]...
- Що таке швидкість світла – коротко Швидкість світла – найбільша з можливих в світі швидкостей. У вакуумі вона становить 300 000 км в секунду. Наприклад, щоб дістатися від Сонця до Землі, світла потрібно близько 8 хвилин. Так що ми ніколи не бачимо Сонце таким, яке воно є саме в даний момент. Це завжди Сонце 8 мінутназад. Власне, так з усіма предметами. […]...
- Електромагнітне випромінювання: коротко Електромагнітним випромінюванням називається розповсюджується в просторі обурення електричних і магнітних полів. Основними характеристиками електромагнітних хвиль є їх частота і довжина, які залежать від швидкості поширення хвиль, у свою чергу залежить від середовища. Електромагнітні хвилі – це поперечні хвилі, в яких вектори напруженостей електричного і магнітного полів коливаються перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. Від хвиль на […]...
- Таємниці світла Майже всі свої знання про Всесвіт вчені отримують шляхом спостереження за світлом і подальшого аналізу принесеної їм інформації. Проте ще зовсім недавно про сам світлі люди практично нічого не знали. У сімнадцятому столітті з’явилися дві суперечать теорії про природу світла. Корпускулярна теорія, висунута Ісааком Ньютоном, стверджувала, що світло складається з найдрібніших частинок, названих Ньютоном корпускулами. […]...
- Металевий хімічний зв’язок – коротко Число електронів зовнішніх енергетичних рівнів металів невелика, вони легко відриваються від ядра. В результаті такого відриву утворюються іони металу і вільні електрони. Ці електрони називаються “електронним газом”. Електрони вільно переміщаються за обсягом металу і постійно зв’язуються і відриваються від атомів. Будова речовини металу таке: кристалічна решітка є кістяком речовини, а між її вузлами електрони можуть […]...
- Хвильова природа світла “Що таке світло?” – Питання, що займав вчених століттями. У 1675 р великий англієць Ісаак Ньютон припустив, що світло – це потік дрібних частинок. Його науковий суперник, голландський фізик Християн Гюйгенс вважав, що світло – це хвилі. Тоді перемогла теорія Ньютона, в чому через його високого наукового авторитету. Близько 1800 англійський дослідник Томас Юнг, який […]...
- Чому мильні бульбашки переливаються всіма кольорами веселки? Калейдоскоп кольорів, якими переливаються мильні бульбашки, викликається складною структурою світла і тим, як воно відбивається від поверхні бульбашок. Білий світ складається з безлічі кольорів, кожен з яких характеризується власною довжиною хвилі. Коли світло падає на поверхню мильної бульбашки, частина світлових хвиль відразу ж відбивається. Частина решти проходить через стінку міхура, заломлюється в ній і потім […]...
- Хвиля де Бройля Якщо хвилі світла можуть вести себе, кок частки, як це показав Ейнштейн, то чи можуть частинки матерії вести себе, як хвилі? У 1923 році Луї де Бройль вирішив перевірити, наскільки вірно таке припущення, і розробив теорію хвиль матерії. Він припустив, що якби частинки, такі як електрони, могли вести себе, як хвилі, то у них би […]...
- Світло. Дисперсія світла – коротко Світло являє собою електромагнітні хвилі. Швидкість світла у вакуумі дорівнює приблизно 300 000 км / с. Джерела світла можуть бути тепловими (тіла, нагріті до досить високої температури) і холодними (тіла, які світяться при близькій до кімнатної температури); природними (природними) і штучними (створеними людиною); точковими (розмірами яких в даних умовах можна знехтувати) і протяжними (якщо розміром […]...
- Рух води в океані – коротко Рух води в океані – це пересування водних мас Світового океану під дією вітрів. Хвилі в морях і океанах Поверхня Світового океану ніколи не буває спокійною. Хвилі то набігають на берег, то відкочуються, оголюючи прибережну мілину. Особливо великих розмірів хвилі досягають в океані: іноді до 20-30 метрів (хвилі-вбивці). Хвилі мають величезну руйнівну силу. Зустрічаються уламки […]...
- Дифракція електронів Зовсім інша справа – електрон. Маса електрона дорівнює 9,1 – 10-31 кг, і настільки мале значення маси (а стало бути, і імпульсу у формулі Л = h / p) може дати довжину хвилі де Бройля, достатню для експериментального виявлення хвильових властивостей. І ось виявляється, що електрони з енергією 100 еВ (при такої енергії стає несуттєвим […]...
- Флюоресценція Стокса У дитинстві я збирав зелені світяться камені, що нагадували мені про Смарагдовому місті з книги “Чарівник країни Оз”. Флюоресценція – це світіння об’єкта у видимому діапазоні світлових хвиль, обумовлене поглинанням електромагнітного випромінювання. У 1862 р фізик Джордж Стоці спостерігав явище, що описується законом, який ми називаємо тепер законом флюоресценції Стокса. Він говорить: довжина хвилі испущенного […]...
- Дифракція електронів: суть Дифракція електронів була відкрита фізиками К. Девіссон і Л. Джермером з США. Ними застосовувалися електрони, що мають енергію близько 100 еВ (так звані повільні електрони). Тонкий пучок електронів падав на грань монокристала нікелю нормально до її поверхні. Реєстрація розсіяних під різними кутами електронів виявила наявність чітких максимумів, на подобі тим, які утворюються при дифракції рентгенівських […]...
- Шкала електромагнітних хвиль – коротко Всі електромагнітні поля створюються прискорено рухомими зарядами. Нерухомий заряд створює тільки електростатичне поле. Електромагнітних хвиль в цьому випадку немає. У найпростішому випадку джерелом випромінювання є заряджена частинка, яка здійснює коливання. Так як електричні заряди можуть коливатися з будь-якими частотами, то частотний спектр електромагнітних хвиль необмежений. Цим електромагнітні хвилі відрізняються від звукових хвиль. Класифікація цих хвиль […]...
- Як виміряти звукову хвилю? Довжина хвилі – це відстань між двома найближчими точками хвилі в одній фазі коливань. Довжину хвилі вимірюють від одного максимуму хвилі до іншого. Більшість з нас бачили хвилі на морі. Перш ніж досягти берега, хвилі покривають морську гладь брижами. Самі верхні точки хвиль називаються максимумами, самі нижні – мінімумами. Відстань між одним максимумом і іншим […]...
- Інтерференція світла: визначення Коли два джерела випромінюють синусоїдальні хвилі однакової частоти, то в місці зустрічі виникає інтерференційна картина. Однак якщо спробувати поставити такий же досвід з допомогою двох незалежних джерел світла, що випромінюють однаковий світло, то ніякої інтерференційної картини не виникне – в місці зустрічі обох хвиль ми будемо спостерігати просто підсумовування інтенсивностей світла. У 1675 р. Ньютон […]...
- Дифракція світла – коротко Перед дифракцією потрібно сказати про її “подругу” – інтерференцію. Адже інтерференція і дифракція світла – це явища, які спостерігаються одночасно. Інтерференція світла – це коли дві когерентні світлові хвилі при накладенні підсилюють один одного або навпаки послаблюють. Хвилі є когерентними, якщо різниця їх фаз постійна в часі, а при додаванні виходить хвиля тієї ж частоти. […]...
- Що таке напівпровідник? Напівпровідник – це кристалічний матеріал, який проводить електрику не настільки добре, як метали, але й не настільки погано, як більшість ізоляторів. У загальному випадку електрони напівпровідників міцно прив’язані до своїх ядрам. Однак, якщо в напівпровідник, наприклад, в кремній, ввести декілька атомів сурми, що має “надлишок” електронів, то в цьому випадку вільні електрони сурми допоможуть кремнію […]...
- Що таке ефект Доплера? Ефект Доплера – це добре знайома зміна звуку, що відбувається при переміщенні джерела звуку щодо слухача. Нерухомому слухачеві здається, що звук стає більш високим у міру наближення його джерела і більш низьким у міру його видалення. Це так званий доплерівський зсув викликається звуковими хвильовими фронтами, які в міру наближення джерела до слухача досягають його з […]...
- Що таке світло? На це питання дуже важко відповісти коротко. Перше, на що ми повинні звернути увагу, пов’язано з тим, що світло, на відміну від звуку, може поширюватися навіть у вакуумі. Значить, світло – потік дрібних заряджених частинок. Але разом з тим при проходженні світла через маленький отвір або вузьку щілину виникає химерна картинка. Вона не залишає жодних […]...
- Розсіювання світла З класичної точки зору процес розсіювання світла полягає в тому, що світло, проходячи через речовину, збуджує коливання електронів в атомах. Хиткі електрони стають джерелами вторинних хвиль. Вторинні хвилі є когерентними і тому повинні інтерферувати. У разі однорідного середовища вторинні хвилі гасять один одного у всіх напрямках, крім напрямку поширення первинної хвилі. Тому розсіювання світла, тобто […]...
- Що таке прибій? Швидкість руху звичних хвиль (хвиль тяжкості) на море залежить від його глибини. На мілководді вона менше, ніж в центрі водойми. Підходячи до берега, хвиля сповільнюється. Однак у біжать за нею хвиль швидкість вище, і вони наганяють йшли попереду, як би піднімаючись на них. Хвиля перегинається, верхня її частина обрушується вперед, на берег, – це і […]...
- Дифракція світлових хвиль Якщо на шляху світлового пучка поставити тонку нитку, світло вже не буде поширюватися прямолінійно, він буде огинати цю нитку, заходити за неї, на екрані ми побачимо дифракційну картину – чергування світлих і темних смуг. Дифракційну картину можна спостерігати і при освітленні дуже вузької щілини, кордони якої буде огинати світло. Кожна точка кордону щілини (як і […]...
- Що таке світловий рік? Небесні відстані слабо піддаються вимірюванню в звичних нам метрах і кілометрах – настільки вони величезні! Світловий рік – це відстань, яку проходить сонячний промінь за 365 днів. А адже швидкість світла майже 300 тисяч кілометрів на секунду! Досліджуючи небо за допомогою телескопів, астрономи користуються відповідними одиницями виміру. Як ми сказали, світло проходить за 1 секунду […]...
- Фотосфера: коротко Фотосфера – шар атмосфери Сонця, який нашаровується на щільну конвективну область, що складається з невидимих газів. Фотосфера – це газова оболонка. Товщина фотосфери 300 км. Щільність газів у фотосфері Сонця аналогічна щільності газів в стратосфері Землі. Температура газу на кордоні з конвективною зоною приблизно 10 000 градусів Кельвіна, а температура верхньої області фотосфери значно нижче […]...
- Квазари: коротко На думку фахівців, Всесвіт постійно розширюється. Одним з доказів цього процесу є зменшення частоти випромінювання, що спостерігається при збільшенні відстані від джерела хвиль щодо їх приймача, називається ефектом Доплера або червоним зміщенням (спектральні лінії випромінювання далекого об’єкта виявляються зміщеними в бік червоної частини спектру). Чим далі від нас перебувати небесне тіло, тим більше величина червоного […]...
- Хвильові і корпускулярні властивості світла За часів Ньютона більшість фізиків розглядали світло як потік особливих частинок. Правда, повної згоди з цього питання не було. Так, сучасник Ньютона Гюйгенс вважав світло хвилями, що поширюються в особливому середовищі – ефірі. Суперечка про природу світла закінчується в 19 столітті, коли були поставлені досліди, що демонструють дифракцію світла. Після цього хвильова природа світла стає […]...
- Що таке фотон Фотон – це частка світлового потоку, що володіє мінімально можливою енергією. Ще кажуть, що фотон – це частка, що володіє мінімальним квантом світла (порцією світлової енергії). Фотон вважається безмассовой часткою, тобто часткою, яка взагалі не має маси. Примітно, що і електричний заряд фотона також прийнято вважати рівним нулю. Історія Вперше поняття “фотон” ввів в 1926 […]...
- Що таке орбіта? Місяць обертається навколо Землі, а Земля – навколо Сонця. Траєкторії, за якими вони незмінно рухаються, – це їх орбіти. Вивчаючи рух планет, астрономи помітили, що орбіти не схильні до змін. А значить, можна обчислити (і передбачити) положення будь-якого небесного тіла в певний момент часу. Таким чином, наприклад, дізнаються про час сонячних затемнень і, відповідно, місцях, […]...
- Що таке ксенон і біксенон в авто? В чому різниця? Практично кожному власнику автомобіля час від часу доводиться здійснювати поїздки в темний час доби. Для того, щоб забезпечити високий рівень безпеки на дорозі, необхідно хороше освітлення лежить перед колесами траси. І якщо більшість міських вулиць і прибудинкових майданчиків більш-менш добре освітлені, то на заміських трасах і в невеликих селищах доводиться покладатися тільки на світло фар […]...