Laser

Laser (akronim od engl. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: pojačanje svjetlosti s pomoću stimulirane emisije zračenja) je uređaj za stvaranje i pojačavanje koherentnog elektromagnetskog, najčešće monokromatskog, usko usmjerenog zračenja. Osniva se na kvantnim pojavama pri prijenosu energije zračenjem. Izmjena energije zračenja s atomima ili molekulama aktivnoga medija u laseru (plin, kristal, plazma), umjesto apsorpcijom i spontanom emisijom zračenja, odvija se stimuliranom emisijom. To se zbiva kada se na atom ili molekulu u pobuđenom stanju, to jest u stanju u kojem su elektroni na višoj energetskoj razini, djeluje dodatnim izvorom energije (na primjer bijelom svjetlošću ili elektromagnetskim poljem). Time broj atoma u pobuđenom stanju N₂ postaje veći od broja atoma u nepobuđenom stanju N₁, što se naziva inverzija napučenosti ili inverzija populacije. Za prijelaz u pobuđeno stanje fizikalno je nevažno kojim je putem i načinom dovedena energija, dok kod prijelaza iz pobuđenog u nepobuđeno stanje nastaje kvantni skok, to jest emisija fotona kojima energija odgovara razlici energetskih razina. Općenito vrijedi Boltzmannov zakon:

${\displaystyle N_{2}=N_{1}\cdot e^{-h\cdot \upsilon /k\cdot T}}$

gdje je: h - Planckova konstanta, ν - frekvencija, k - Boltzmannova konstanta, T - termodinamička temperatura.

Uvjet je za stimuliranu emisiju, odnosno za rad lasera, je veći broj atoma u pobuđenom stanju od broja atoma u nepobuđenom stanju, N₂ > N₁. Laserski dobiveni fotoni imaju jednak smjer, frekvenciju (zbog međudjelovanja atoma u laseru frekvencije fotona nisu potpuno jednake, frekvencijski je opseg je manji od 1 kHz), polarizaciju i energiju. Time se dobiva monokromatsko elektromagnetsko zračenje uskoga paralelnog snopa praktički identičnih fotona i velike gustoće energije po širini spektralne linije. ^[1] To znači da za razliku od svjetlosti koju emitiraju uobičajeni izvori, kao što su žarulje, laserska je svjetlost redovito gotovo monokromatična, to jest samo jedne valne duljine (boje) i usmjerena je u uskom snopu. Snop je koherentan, što znači da su elektromagnetski valovi međusobno u istoj fazi i šire se u istom smjeru.

1. ↑ laser, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.