Características dos lasers

LaserÉ um tipo de luz que não existe na natureza e é emitida devido à excitação. Tem as características de boa direcionalidade, alto brilho, boa monocromaticidade e boa coerência.

Condições para geração de lasers

A geração deDiodo laserPrecisa satisfazer três condições: inversão da população, feedback do ressonador e condição de limiar. Através da absorção estimulada, o número de partículas em altos níveis de energia é maior do que em baixos níveis de energia (inversão numérica), e superfícies reflexivas paralelas que podem refletir os fótons precisam ser fabricadas em ambas as extremidades da região ativa para formar uma cavidade ressonante e fazer o O ganho é maior do que a perda, Ou seja, o número de fótons recém-gerados ao mesmo tempo é maior do que o número de fótons absorvidos pelo espalhamento. Somente quando essas três condições são atendidas, é possível gerar luz laser.

Características dos lasers

Primeiro, boa direcionalidade. Fontes de luz comuns (sol, lâmpadas incandescentes ou fluorescentes) emitem luz em todas as direções, enquanto a direção emissora de luz do laser pode ser limitada a um ângulo sólido de menos de alguns miliradianos, o que aumenta a iluminância na direção da irradiação em dez milhões de vezes. O diâmetro de difusão do laser é inferior a 1 metro por 200 quilômetros. Se atingir a lua a uma distância de 3,8 × 105 quilômetros da Terra, o feixe se espalha a menos de 2 quilômetros, enquanto os holofotes comuns se espalham a dezenas de metros a poucos quilômetros de distância. A colimação, orientação e alcance a laser é aproveitar esse recurso de boa direcionalidade.

Segundo, alto brilho. O laser é a fonte de luz mais brilhante dos tempos contemporâneos, apenas o forte flash no momento da explosão da bomba de hidrogênio pode se comparar a ele. O brilho da luz solar é de cerca de 1,865 × 109cd/m², e o brilho de saída de um laser de alta potência pode ser de 7 a 14 ordens de magnitude maior do que o da luz solar. Embora a energia total do laser não seja necessariamente muito grande, devido à alta concentração de energia, é fácil gerar alta pressão e alta temperatura de dezenas de milhares ou mesmo milhões de graus Celsius em um ponto minúsculo. Aplicações práticas como perfuração a laser, corte, soldagem e cirurgia a laser aproveitam essa propriedade.

Terceiro, boa monocromaticidade. A luz é uma onda eletromagnética. A cor da luz depende do seu comprimento de onda. A luz emitida por fontes de luz comuns geralmente contém vários comprimentos de onda e é uma mistura de várias cores de luz. A luz solar inclui luz visível em sete cores de vermelho, amarelo, amarelo, verde, ciano, azul e roxo, bem como luz invisível, como luz infravermelha e luz ultravioleta. O comprimento de onda de um determinado laser é concentrado apenas em uma faixa espectral ou faixa de frequência muito estreita. Por exemplo, o comprimento de onda do laser hélio-néon é de 632,8 nanômetros e sua faixa de variação de comprimento de onda é inferior a um décimo milésimo de nanômetro. A boa monocromaticidade do laser fornece um meio muito favorável para experimentos científicos, como medição precisa do instrumento e excitação de certas reações químicas.

Quatro, boa coerência. A interferência é uma propriedade dos fenômenos de onda. Com base nas características de alta diretividade e alta monocromaticidade da luz laser, é obrigado a ser leve com excelente coerência. Esta propriedade dos lasers torna a holografia uma realidade.