レーザーは様々な製品や技術で 使われていますが その多様性は驚くべきものです CDプレーヤーから 歯科ドリル 高速金属切削機から測定システムまで影の中にレーザーがあるように見えるレーザーとは何か?レーザーと懐中電灯の違いは何ですか?
NASAラングレー研究センター
オプティカルダメージの限界試験装置は,3つのレーザーを持っています:高エネルギーパルスネオジウム-イトリウムアルミニウム
グランネットレーザー,チタン・サファイアレーザー,そして共鳴のヘネレーザー
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オプティカルダメージの限界試験装置は,3つのレーザーを持っています:高エネルギーパルスネオジウム-イトリウムアルミニウム
グランネットレーザー,チタン・サファイアレーザー,そして共鳴のヘネレーザー
宇宙全体に 100個の異なる原子しか存在しません.私たちが見ているものは全て,無限の方法で組み合わせた 100以上の原子からできています.これらの原子が互いに配置されている方法によって 形成された物体が 水のグラスであるかどうかを決定します金属の塊か ソーダのボトルの泡か
原子 は 絶え間ない 動き を 抱い て い ます.原子 は 絶えず 振動 し,動き,回転 し て い ます.私たちの 座席 を 構成 し て いる 原子 も 絶え間ない 動き を 抱い て い ます.固体 は 実際 に 動き て い ます.原子にはいくつかの異なる興奮状態があります原子に十分なエネルギーを与えられれば 基礎状態のエネルギーレベルから 興奮状態のエネルギーレベルに上昇します興奮状態のエネルギーレベルは,熱の形で原子にどれだけのエネルギーが与えられているかに依存します.電気など
次の図は原子の構造をよく示しています.
最も単純な原子模型
原子核と原子核の周りを回転する電子で構成されています
原子核と原子核の周りを回転する電子で構成されています
単純な原子は原子核 (陽子と中性子を含む) と電子雲からなる.原子核の周りに様々な軌道で移動します 原子核は原子核の周りを回っています.
原子の異なるエネルギーレベルとして考えることが役立ちます. 言い換えれば,原子のエネルギーレベルは,原子を温めると原子核から遠く離れた高エネルギー軌道に飛び込むために興奮するかもしれません
エネルギー吸収:
原子は熱,光,電気などの形でエネルギーを吸収できる.電子は低エネルギー軌道から高エネルギー軌道に飛び込むことができる.
この記述は単純ですが 原子がレーザーを作る仕組みの 基本原理を明らかにしています
電子がより高いエネルギー軌道に移行した後,最終的には基礎状態に戻ります.この過程で,電子は光子 (光粒子の一種) の形でエネルギーを放出します.原子は常に光子としてエネルギーを放出しています例えば,オーブンの加熱要素は 鮮やかな赤色になります. 赤色は熱によって刺激された原子が放出する赤色光子です. テレビ画面の画像を見ると,高速電子によって刺激される リン原子によって放出される色々な光です灯光ランプ,ガスランプ,白熱ランプを含むあらゆる光源は,電子の軌道を変え,光子を放出することで光を放出します.
レーザーとは,興奮した原子から光子を放出することを制御する装置である..この名前はレーザーの働きを簡潔に説明します
レーザーには多くの種類がありますが,どれもいくつかの基本的な特徴があります.レーザーでは,レーザー媒体は,興奮状態の原子を作るためにポンプする必要があります.一般的に,レーザー媒体は,激活状態の原子を作るためにポンプする必要があります.高強度のフラッシュや放電が媒体をポンプすることができます激活状態で大量の原子 (高エネルギー電子を含む原子) を生成する.興奮状態にある原子の数が多くなければならない基本状態より2〜3つのエネルギーレベルに上昇するために興奮する必要があります.これは人口逆転の度合いを増加させます.人口逆転は興奮状態の原子と基礎状態の原子の数の比率です.
激光媒体がポンプされたとき,興奮した電子を持つ数個の原子を含んでいる.興奮した電子のエネルギーは,低いレベルの電子よりも高い.興奮状態に達するために一定量のエネルギーを吸収できるように電子が下位レベルに跳ね上がる限り エネルギーの一部を放出します 電子が下位レベルに跳ね上がる限り エネルギーの一部を放出します放出されたエネルギーは光子 (光エネルギー) の形に変換されます放出された光子は,放出時の電子のエネルギー状態に応じて,特定の波長 (色) を有します.同じ電子状態の2つの原子は,同じ波長の光子を放出します.
レーザー光は,通常の光とは大きく異なります.以下の特徴があります.
発射するレーザーは単色である.レーザーは特定の波長 (すなわち特定の色) の光を含んでいる.光 の 波長 は,電子 が 低 エネルギー の 軌道 に 戻る 時 に 放出される エネルギー に よっ て 決定 さ れ ます.
発射するレーザーはコヘランスが良い.レーザーの構造はより良く,各光子は他の光子をフォローします.つまり,すべての光子の波面はまったく同じです.
レーザーは良い方向性を持っています.レーザービームはコンパクトで,集中し,非常にエネルギーがあります.逆に,懐中電灯が放出する光は,複数の方向に散らばります.光エネルギーは弱くて濃度は低い.
この 3 つの 特質 を 達成 する ため に は,刺激 放出 と いう プロセス が 必要 です.この 現象 は 普通 の 懐中電灯 で は 見 られ ませ ん.その 原子 は ランダム に 光子 を 放出 し て いる の です.刺激された放出で原子は光子を組織的に放出します
原子が放出する光子は 特定の波長を持ち 興奮状態と基礎状態の エネルギー差に依存します電子が同じ興奮状態にある他の原子に触れる場合最初の光子は,原子を刺激し,光子を放出させ,放出された光子は (つまり,二番目の原子から放出される光子) が入ってくる光子と同じ周波数と方向で振動する.
レーザーのもう1つの重要な構成要素は,レーザー介質の両端にある2つの鏡です.特定の波長と相の光子は,両端の反射器の反射を通して,レーザー媒介の間を往復する高エネルギー軌道から低エネルギー軌道に 飛び込む電子を刺激し 同じ波長と相の光子を放出します滝の水面を 引き出します激光媒体の片端にある鏡は"半反射"の"コーティング"である.光の一部しか反射しない通過する光はレーザーです
ルビーレーザーは,カメラのフラッシュに似たフラッシュチューブ,ルビー棒,および2つの鏡 (そのうちの1つは半反射鏡) からなる.ルビー棒はレーザー媒体である.そしてフラッシュチューブはポンプソースです.