Электронные приборы, называемые лазерами, излучают свет особого вида. Они позволяют производить сварку тончайших листов, передавать ТВ-программы по оптическим кабелям и с высочайшей точностью поводить ракеты на цель.Белый свет кажется абсолютно чистым. Но это далеко не так. Свет - вид электромагнитного излучения; белый состоит из лучей с разными длинами волн. При отдельном рассмотрении каждый луч с определенной длиной волны дает различное ощущение цвета. Однако смешанные, как в солнечном свете, они кажутся белыми. Иногда белый солнечный свет, проходя через капельки дождя, разделяется на составляющие его лучи с разной длиной волны, и мы наблюдаем радугу.
Когерентность
Свет, состоящий из лучей с одинаковой длиной волны, имеет определенный цвет и может считаться чистым. Обычно в таком свете лучи некогерентны, т. е. максимумы и минимумы их волн не совпадают по времени. В отличие от этого, лазерные лучи имеют одинаковую длину волны, причем их максимумы и минимумы происходят синхронно. Эти лучи называются когерентными, и в этом причина удивительных свойств лазера. Некогерентный свет всегда распространяется во всех направлениях от источника. Поэтому его интенсивность сильно уменьшается с расстоянием. Когерентный свет от лазера распространяется в виде тонкого пучка лучей, способного преодолевать большие расстояния с минимальной потерей энергии. Так, мощный лазерный луч может использоваться как оружие. Однако в военной технике лазер более эффективен при использовании в системе наведения ракет. С воздуха или с земли он направляется на цель, а затем запускается ракета, которая с высочайшей точностью наводится по отраженному от цели лучу.
Универсальный луч
Областей мирного использования лазеров значительно больше, чем военных. Так как большой запас энергии может быть сконцентрирован в узком луче, его применяют для резки и сварки металлов. Тонкий лазерный луч широко используется при операциях в качестве скальпеля. Обычные режущие инструменты требуют стерилизации и со временем тупятся. В отличие от них, лазеры имеют и дополнительное преимущество - они уменьшают кровотечение, так как тепло луча «запаивает» сосуды тканей. Также лазеры применяются для предотвращения кровотечения язвы желудка и для сварки сетчатки глаза.
Подобно радиоволнам, генерируемым передающими станциями, лучи лазера могут нести радио-, теле- и другие сигналы. Несущий сигнал лазерный луч передается по волокнам оптических кабелей. Термин «лазер» - посути аббревиатура слов одной английской фразы «Light Amplification by Stimulated Emission Radiation», которая означает усиление света в результате вынужденного излучения.
Подобно радиоволнам, генерируемым передающими станциями, лучи лазера могут нести радио-, теле- и другие сигналы. Несущий сигнал лазерный луч передается по волокнам оптических кабелей. Термин «лазер» - посути аббревиатура слов одной английской фразы «Light Amplification by Stimulated Emission Radiation», которая означает усиление света в результате вынужденного излучения.
Возбужденные электроны
Свет - является формой электромагнитного излучения, при которой электрон, вращающийся по орбите вокруг ядра атома, отдает часть своей энергии. Электрон может находиться на строго определенных орбитах, выделяя энергию при переходе с внешней (высокоэнергетической) орбиты на внутреннюю (низкоэнергетическую). Однако сначала его необходимо возбудить, т.е. дать ему дополнительную энергию. Это достигается разными способами - например, нагреванием вещества, помещением его в сильное электрическое поле или бомбардировкой пучком свободных электронов.
Эмиссия фотонов
В процессе возбуждения электроны поглощают энергию и переходят на внешние орбиты. Как правило, затем они самопроизвольно переходят обратно на внутреннюю орбиту. При этом каждый электрон испускает частицу световой энергии - фотон. Это так называемая спонтанная эмиссия.
В лазере возбужденные электроны твердого тела или газа бомбардируются фотонами. В результате электроны переходят на низкоэнергетическую орбиту, излучая фотоны. Данный процесс называется вынужденным излучением. Каждый излученный фотон движется в ногу с фотоном, который стимулировал эмиссию. Эта пара может затем вызвать эмиссию следующих фотонов от других возбужденных электронов. В лазере большая часть электронов находится в возбужденном состоянии, что и обеспечивает быстрый рост количества излученных фотонов или усиление путем вынужденного излучения возбужденных электронов.