Como funciona um laser

Você vai encontrar lasers em todos os lugares hoje. Direito de CD e leitor de DVD / escritores para aplicações industriais e cirúrgicos, os lasers são usados ​​em muitos campos da atividade humana. Este artigo é uma breve introdução de como funciona um laser.

Quais são Lasers?

"LASER" O nome é na verdade um acrônimo que significa "amplificação de luz por emissão estimulada de radiação". A resposta de como lasers trabalhar, está bem no seu próprio nome. Lasers de trabalho através de amplificação de luz, alcançado pelo fenômeno da mecânica quântica da emissão estimulada. Antes de tentar entender como lasers trabalhar, temos que entender o que são esses dispositivos capazes de. Lasers são dispositivos que dão um (único comprimento de onda) monocromática, coerente e de saída altamente amplificado de radiação. Estas propriedades da luz emitida por eles torná-los dispositivos úteis em muitas aplicações onde monocromática, luz coerente é necessária. Saber como funciona um laser, irá permitir-lhe compreender como ponteiros laser, a cirurgia ocular a laser, depilação a laser e até mesmo como trabalho impressoras laser. Isto é porque a laser constitui uma parte importante de trabalho, em que estes dispositivos e técnicas são baseados.

Como funciona o laser?

Para entender como funciona uma laser, deve-se compreender um pouco sobre a emissão de luz e propriedades de absorção de átomos, bem como a estrutura electrónica em átomos. Cada átomo tem um núcleo com os elétrons que giram em torno dele a distâncias diferentes. Os electrões são ligados ao núcleo pela atracção eléctrica, que existe entre protões positivos no núcleo e os electrões carregados negativamente.

Os elétrons estão em órbitas específicas e bem definidas, enquanto que gira em torno do núcleo. Estas órbitas bem definidas têm energia específica que lhes estão associados. Pode-se pensar nesses níveis de energia como passos de uma escada, que não são igualmente espaçados no entanto. Cada degrau mais alto na escada de energia tem maior energia do que a mostrada abaixo. Os primeiros passos nesta escada de energia são os estados de terra e todos os próximos são 'energia animado ". Estas órbitas não são bem definidas, mas espalhar-se no espaço, devido ao princípio da incerteza da física quântica. Ou seja, não podemos dizer exatamente onde um elétron é, mas apenas calcular probabilidades de estar em um nível de energia que se espalha no espaço. Há uma nuvem de electrões difusa em torno do núcleo. Este é o chamado modelo de nuvem de elétrons. Elétrons manter pulando entre essas etapas ou níveis de energia.

A luz pode ser percebida a ser constituída por um fluxo de fótons. Cada fotão é um pacote de energia electromagnética, que é uma das formas diferentes de energia.

Quando um elétron ganha energia através da absorção de um fóton, ele se move para um estado mais elevado animado. Quando um elétron salta de um nível de energia, a um nível de energia menor, perde energia e emite um fóton que tem energia igual à diferença entre os dois níveis. Quando um electrão faz uma transição espontânea de um superior para um estado de energia mais baixo, normalmente à temperatura ambiente, muito poucos electrões estão nos estados excitados mais elevados, os átomos de modo muito poucas emitem electrões.

O princípio de funcionamento do laser é baseado no conceito de inversão de população e emissão estimulada. Como eu disse antes, os átomos, normalmente, muito poucos têm elétrons no estado animado. Inversão de população é toda sobre a inversão da população de elétrons em estados fundamentais, de modo que máxima de elétrons têm os átomos no estado animado. Isto é conseguido através de bombardeamento de fotões sobre os átomos, de modo que os electrões muitos absorver energia e aumentar a maiores estados excitados. É conhecido como o bombeamento.

Emissão estimulada, ao contrário de emissão espontânea é de polarização a probabilidade de transição de electrões para estados inferiores, causando emissão de fotões. Ela é alcançada pelo bombardeamento de átomos com fótons, que têm a mesma energia, como a diferença entre os níveis de energia de transição. Para obter uma saída monocromática e coerente luz de um grupo de átomos, os elétrons muitos precisam estar em um estado específico animado ao mesmo tempo e devem fazer a transição para um estado mais baixo, em uníssono! A saída de luz é monocromática de comprimento de onda ou simples, como todos os átomos emitem fótons de mesma energia e é coerente, como as emissões de fótons ocorrer em uníssono!

Agora que vos tenho dado alguma idéia sobre o laser princípios de trabalho, vamos ter um olhar para o funcionamento do laser. Um laser consiste de um 'meio de ganho', colocado numa cavidade ressonante, com facilidade para bombear o meio de ganho. O meio de ganho também conhecido como 'lasing média' é um grupo de átomos, moléculas ou uma mistura de átomos seleccionados de acordo com o comprimento de onda de luz laser que é necessário. O meio de ganho é seleccionado após o estudo das propriedades de emissão espectroscópicos de vários átomos. Uma cavidade de ressonância é um invólucro com uma reflexão de espelho de um lado e do espelho reflecte semi no outro lado. O meio de ganho é bombeada primeiro, isto é, os átomos são excitados por bombardeamento de fotões. Esses átomos têm elétrons em estados excitados que emitem fótons. Estes fótons manter a saltitar no meio do ganho, uma vez que são refletidas devido aos espelhos. Isto faz com que a emissão estimulada, o que aumenta o número de electrões excitados. Quando esses elétrons se deexcited, eles liberam fótons da mesma energia e comprimento de onda. Isto cria uma saída, concentrada monocromática de fotões, que escapa para fora do espelho semi-prateado, dando uma saída do laser! Este feixe de luz pode ser concentrada por o uso de lentes, dando-lhe direccionalidade, que é uma característica da luz laser.

De acordo com o meio condutor, o comprimento de onda de saída é alterada a laser. Existem muitos tipos de lasers, diferenciadas pelo meio de ganho utilizado. Espero que este artigo lhe deu uma idéia de como funciona um laser e fornecer uma saída de luz monocromática, coerente e direcional. Para entender completamente como lasers trabalhar em detalhes, é preciso entender alguns conceitos da mecânica quântica e muita eletrônica. Espero que este artigo tem estimulado a sua curiosidade de saber mais sobre lasers!