Comment un laser fonctionne, le niveau de lumière laser.

Comment un laser fonctionne, le niveau de lumière laser.

Comment un Laser Works

Einstein a reçu le prix Nobel pour sa découverte et l’interprétation de la formule – E = mc 2 – à droite? Faux.

Il a remporté le prix Nobel pour son explication des phénomènes visés à l’effet photoélectrique. Lorsque la lumière (énergie Electromagnétique) est shined sur une surface métallique dans un vide, il peut libérer des électrons à partir de cette surface. Ces électrons peuvent être détectés en tant que courant circulant dans le vide à une électrode. Cependant La lumière était pas toujours assez forte pour provoquer cet effet,. Quand les scientifiques ont fait la plus brillante lumière, aucune augmentation des électrons a été vu. Seulement quand ils ont changé la couleur de la lumière (la longueur d’onde) ont-ils voir un changement de photoémission d’électrons. Cela a été expliqué par Einstein en utilisant une théorie que la lumière est constituée de photons, chacun avec quantique discret de énergie proportionnelle à leur longueur d’onde. Pour un électron d’être libérée de la surface du métal, il aurait besoin d’un photon d’une énergie suffisante pour surmonter l’énergie qu’il lié à l’atome. Donc, ce qui rend la plus brillante de la lumière fournirait plus de photons, mais aucun ne l’énergie pour libérer l’électron. La lumière avec une longueur d’onde plus courte est composée de photons d’énergie plus élevés qui pourraient fournir l’énergie nécessaire pour libérer l’électron. Maintenant, demandez-vous, "Que diable fait cette idée d’énergie quantique ont à voir avec un laser?". Eh bien, avec cette toile de fond sous nos ceintures, nous allons continuer.

Le milieu laser

Une substance qui lorsqu’il est excité par l’énergie émet de la lumière dans toutes les directions. La substance peut être un gaz, un liquide ou un matériau semi-conducteur.

Le mécanisme d’excitation ou de la pompe de l’énergie

Le mécanisme d’excitation d’un laser est la source d’énergie utilisée pour exciter le milieu laser. mécanismes d’excitation typiquement utilisés sont: l’électricité à partir d’une source d’alimentation, tubes flash, lampes, ou l’énergie d’un autre laser.

La cavité optique

T il cavité optique est utilisée pour refléter la lumière du milieu laser sur elle-même. Il se compose généralement de deux miroirs, un à chaque extrémité du milieu à effet laser. Comme la lumière rebondit entre les deux miroirs, il augmente la résistance, ce qui entraîne une amplification de l’énergie à partir du mécanisme d’excitation sous forme de lumière. Le coupleur de sortie d’un laser est généralement un miroir semi-transparent sur une extrémité du milieu à effet laser qui permet à une partie de la lumière de quitter la cavité optique à utiliser pour la production du faisceau laser.

Comment cela fonctionne

Le milieu à effet laser normalement émettre des photons dans les raies spectrales spécifiques lorsqu’elle est excitée par une source d’énergie. La longueur d’onde est déterminée par les différents niveaux quantiques, ou des états d’énergie du matériau. Normalement, la plupart des atomes dans un milieu se trouvent dans l’état fondamental. Certains petit pourcentage existera à des énergies plus élevées aussi bien. Normalement, ces états d’énergie plus élevés sont instables et les électrons vont libérer cet excès d’énergie sous forme de photons presque immédiatement et revenir à l’état du sol. Dans certains matériaux, en particulier ceux qui sont choisis comme milieu laser, un état métastable est possible lorsque l’atome ou de la molécule resteront à un état excité pendant un certain temps.

L’énergie est fournie au milieu laser à l’aide du système de pompage énergétique. Cette énergie est stockée sous la forme d’électrons piégés dans les niveaux d’énergie métastables. Le pompage doit produire une inversion de population (à savoir plus d’atomes dans l’état métastable que l’état du sol) avant l’action du laser peut avoir lieu.

Lors de l’inversion de population est obtenue, la désintégration spontanée de quelques électrons du niveau d’énergie métastable à un niveau d’énergie plus faible déclenche une réaction en chaîne. Les photons émis spontanément frappera (sans être absorbé) d’autres atomes et stimulent leurs électrons pour faire la transition entre le niveau d’énergie métastable pour abaisser les niveaux d’énergie – photons exactement la même longueur d’onde, la phase et direction d’émission.

Cette action se produit dans la cavité optique. Lorsque les photons qui se désintègrent dans la direction des miroirs (dont la plupart sont perdus – les lasers ne sont pas aussi efficaces qu’on pourrait le croire) atteignent l’extrémité du matériau laser, ils sont réfléchis dans le matériau dans lequel la réaction en chaîne se poursuit et le nombre de photons augmentent. Lorsque les photons arrivent au miroir partiellement réfléchissant, seule une partie sera réfléchie dans la cavité et le reste émergera comme un faisceau laser.

Maintenant que nous connaissons les bases, permet de discuter les types et les classifications des lasers.

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