לייזר (אנגלית Laser, ר"ת:"Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation") הוא התקן הפולט אור קוהרנטי, מונוכרומטי (בתחום צר של אורכי גל) ומקביל (בעל פיזור נמוך). התופעה הודגמה לראשונה ב-16 במאי 1960 על ידי תיאודור מימן. ההתקן משתמש באפקט הקוונטי של פליטה מאולצת. לאור לייזר יישומים רבים בתחומי המדע והטכנולוגיה.
מקורות אור רגילים, כמו נורה חשמלית, פולטים פוטונים באקראיות, בכל הכיוונים, ובדרך כלל בספקטרום רחב של אורכי גל. כמו כן הם אינם קוהרנטיים, כלומר אין פאזה קבועה עבור כל הפוטונים הנפלטים. הלייזר פולט פוטונים בקרן צרה והאור הוא בקרוב טוב מונוכרומטי (כלומר לכל הפוטונים אותו אורך גל), קוהרנטי (כלומר לכל הפוטונים אותה פאזה), ומקוטב.
עקרון הפעולה של הלייזר מבוסס על התופעה הקוונטית של הפליטה המאולצת: אם יש מערכת קוונטית שנמצאת ברמת אנרגיה הגבוהה מרמת היסוד (למשל אטום שיש בו אלקטרון ברמה מעוררת), קיום של פוטון המתאים להפרש בין הרמה בה נמצאת המערכת לרמה נמוכה יותר, מאלץ את המערכת לרדת לרמת האנרגיה הנמוכה תוך כדי פליטת פוטון נוסף הזהה לפוטון המאלץ בכל תכונותיו הקוונטיות, מבלי שהפוטון המקורי נבלע. בשביל להשתמש באפקט הזה יש ליצור מצב של היפוך אוכלוסייה, בו המערכת אינה מצייתת להתפלגות בולצמן, אלא יש רמה לה יש אכלוס גבוה יותר מאשר לרמה בעלת אנרגיה נמוכה יותר.
הלייזר יוכל להגביר פוטונים בעלי אנרגיה השווה להפרש האנרגיות בין שתי רמות אלה. כדי שיהיה היפוך אוכלוסייה, המערכת אינה יכולה להיות בשיווי משקל תרמודינמי, ודרוש לספק אנרגיה למערכת, פעולה זו נקראת "שאיבה".
בשביל לחזור על ההגבר פעמים נוספות, משתמשים במהוד אופטי כלומר בשתי מראות שדרך אחת מהן יש אפשרות לחלק קטן מהפוטונים להימלט, ואשר מרחקן זו מזו מתאים לאורך הגל הרצוי. רוב הפוטונים הולכים הלוך וחזור בתוך המהוד, כך שהם יכולים לגרום לעוד ועוד פליטות מאולצות. הפוטונים שבורחים דרך אחת המראות הם אלה שיוצרים את הקרן.
מיתוך ויקיפידה
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה
שים לב: רק חברים בבלוג הזה יכולים לפרסם תגובה.