Laser: Porovnání verzí
Smazaný obsah Přidaný obsah
Bez shrnutí editace značka: editace z Vizuálního editoru |
Verze 11148224 uživatele 84.246.160.26 (diskuse) zrušena - experimenty |
||
Řádek 1:
[[Soubor:Laser_DSC09088.JPG|right|250px|thumb|[[helium]]-[[neon]]ový laser]]
'''Laser''' ([[akronym]] z [[angličtina|anglického]] '''''L'''ight '''A'''mplification by '''S'''timulated '''E'''mission of '''R'''adiation'', tj. 'zesilování světla [[Stimulovaná emise|stimulovanou emisí]] záření') je [[optika|optický]] zdroj [[elektromagnetické záření|elektromagnetického záření]] tj. [[světlo|světla]] v širším smyslu. Světlo je z laseru vyzařováno ve formě úzkého svazku; na rozdíl od světla přirozených zdrojů je [[Koherence (vlnění)|koherentní]] a [[Monochromatické záření|monochromatické]], z toho tedy vyplývá že laser je optický zdroj emitující fotony v koherentní paprsek. Princip laseru využívá zákonů [[kvantová mechanika|kvantové mechaniky]] a [[termodynamika|termodynamiky]].
==
[[Soubor:Laser.svg|250px|thumb|Konstrukce Laseru:<br />1. Aktivní prostředí<br />2. Čerpání aktivního prostředí<br />3. Odrazné [[zrcadlo]]<br />4. Polopropustné zrcadlo<br />5. Laserový paprsek]]
Laser je tvořen aktivním prostředím (1), [[Vázané kmity|rezonátorem]] (3,4) a zdrojem energie (2).
Zdrojem energie, který může představovat například [[výbojka]], je do aktivního média dodávána ("pumpována") [[energie]]. Ta energeticky vybudí [[elektron]]y aktivního prostředí ze základní [[elektronová konfigurace|energetické hladiny]] do vyšší energetické hladiny, dojde k tzv. [[excitace|excitaci]]. Takto je do vyšších energetických stavů vybuzena většina elektronů aktivního prostředí a vzniká tak tzv. [[inverze populace]].
Při opětném přestupu elektronu na nižší energetickou hladinu dojde k vyzáření (emisi) kvanta energie ve formě [[foton]]ů. Tyto fotony následně interagují s dalšími elektrony inverzní populace, čímž spouštějí tzv. [[stimulovaná emise|stimulovanou emisi fotonů]], se stejnou [[frekvence|frekvencí]] a fází, i u nich.
Díky umístění aktivní části laseru do rezonátoru, tvořeného například zrcadly, dochází k odrazu paprsku fotonů a jeho opětovnému průchodu prostředím. To dále podporuje stimulovanou emisi, a tím dochází k exponenciálnímu zesilování toku fotonů. Výsledný světelný svazek pak opouští rezonátor průchodem skrze výstupní polopropustné zrcadlo.
Ke vzniku oscilací a generování laserového výstupu však musí být splněna tzv. ''prahová podmínka minimálního zisku'', která říká, že během periody oběhu fotonu rezonátorem musí být hustota fotonů v rezonátoru rovna, nebo větší, než počáteční stav (Jinak by nebylo možné z rezonátoru odvádět energii).
:<math> R_1 R_2 \exp{ (\alpha - \beta) 2l } \geq 1 </math>
Kde ''R''<sub>1</sub> a ''R''<sub>2</sub> jsou reflektivity zrcadel rezonátoru, ''α'' je koeficient zesílení ''β'' je souhrnný koeficient ztrát a ''l'' je délka rezonátoru.
== Historie ==
Princip laseru fyzikálně popsal už v roce [[1917]] [[Albert Einstein]], ale první laser vznikl až v roce [[1960]].
Předchůdcem laseru byl [[maser]], zařízení které pracuje na stejném principu (stimulovaná emise), avšak generuje [[mikrovlny|mikrovlnné záření]]. První maser sestavil [[Charles Hard Townes|Charles Townes]], J. P. Gordon a H. J. Zeiger v roce [[1953]]. Tento prototyp však nebyl schopný fungovat nepřetržitě.
V roce [[1960]] [[Theodore H. Maiman]] v [[Spojené státy americké|USA]] poprvé předvedl funkční laser. Jako aktivní prostředí použil krystal [[rubín]]u s využitím tří energetických hladin; laser proto mohl pracovat pouze v pulsním režimu.<ref name="vesmir">{{Citace periodika
| příjmení = Pelant
| jméno = Ivan
| autor =
| odkaz na autora =
| spoluautoři =
| titul = Laser slaví padesátiny. Osamělý hráč, který porazil velké týmy
| periodikum = [[Vesmír]]
| datum vydání =
| den vydání =
| měsíc vydání =
| rok vydání = 2010
| ročník = 89 (140)
| číslo = 12
| strany = 284-285
| url =
| issn = 0042-4544
}}</ref> V roce [[1963]] [[C. Kumar N. Patel]] vynalezl [[CO2 laser|plynový CO<sub>2</sub> laser]]<ref>{{Citace periodika
| příjmení = Patel | jméno = C. K. N.
| titul = Continuous-Wave Laser Action on Vibrational-Rotational Transitions of CO<sub>2</sub>
| periodikum = Physical Review
| rok = 1964 | ročník = 136 | vydání = 5A | strany = A1187–A1193
| doi = 10.1103/PhysRev.136.A1187}}</ref>.
[[Sovětský svaz|Sovětští]] fyzici [[Nikolaj Gennadijevič Basov|Nikolaj Basov]] a [[Alexandr Michajlovič Prochorov|Alexandr Prochorov]] pracovali nezávisle na problému kvantového oscilátoru a vyřešili problém nepřetržitého výstupu záření tím, že použili více než dvě energetické hladiny a umožnili tím ustanovení populační inverze. V roce [[1964]] obdrželi Charles Townes, Nikolaj Basov a Alexandr Prochorov společně [[Nobelova cena za fyziku|Nobelovu cenu za fyziku]] „za zásadní výzkum v oboru kvantové elektroniky, který vedl ke konstrukci oscilátorů a zesilovačů založených na principu maserů a laserů“.
== Součásti laseru ==
=== Rezonátor ===
Ve většině laserů světlo opakovaně prochází tzv. rezonátorem – optickou dutinou vymezenou zrcadly. V nejobvyklejších případech je rezonátor tvořen dvěma zrcadly, z nichž je jedno zcela odrazivé a druhé částečně propustné (aby světlo vznikající v laseru mohlo unikat ven a laser tak svítil). Existují také kruhové rezonátory.
| |||