Laser

Mechanismus

Laser vytváří světlo speciálními činnostmi s využitím materiálu zvaného "optické zesilovací médium". Energie se do tohoto materiálu přivádí pomocí "energetické pumpy". Tou může být elektřina, jiný zdroj světla nebo jiný zdroj energie. Energie přivede materiál do tzv. excitovaného stavu. To znamená, že elektrony v materiálu mají energii navíc a po určité době ji ztratí. Když energii ztratí, uvolní foton (částici světla). Typ použitého optického zesilovacího média mění barvu (vlnovou délku), která vznikne. Uvolňování fotonů je "stimulovaná emise záření", která je součástí laseru.

Mnoho věcí může vyzařovat světlo, jako například žárovka, ale světlo nebude uspořádáno v jednom směru a fázi. Použitím elektrického pole, které řídí způsob vytváření světla, bude nyní toto světlo jednoho druhu a půjde jedním směrem. Jedná se o "koherentní záření".

V tuto chvíli je světlo stále slabé. Zrcadla na obou stranách odrážejí světlo tam a zpět, které dopadá na další části optického zesilovacího média, což způsobuje, že tyto části také uvolňují fotony a generují další světlo ("zesílení světla"). Když celé optické zesilovací médium produkuje světlo, nazývá se to nasycení a vzniká velmi silný světelný paprsek o velmi úzké vlnové délce, který bychom nazvali laserový paprsek.

Návrh

Světlo se pohybuje prostředím mezi dvěma zrcadly, která odrážejí světlo tam a zpět. Jedno ze zrcadel však odráží světlo jen částečně, takže část světla uniká. Unikající světlo tvoří laserový paprsek.

Jedná se o jednoduchou konstrukci; typ použitého optického zesilovacího média obvykle určuje typ laseru. Může to být krystal, příkladem je rubín a granátový krystal z yttria a hliníku s příměsí kovu vzácné zeminy. Plyny lze pro laser použít pomocí helia, dusíku, oxidu uhličitého, neonu nebo jiných. Velké a výkonné lasery jsou obvykle plynové. Laser na volných elektronech využívá svazek elektronů a lze jej naladit tak, aby vyzařoval různé barvy. A konečně nejmenší lasery používají k produkci světla polovodičové diody. Ty jsou nejpočetnějším druhem, používaným v elektronice.

Historie

Albert Einstein byl první, kdo přišel s myšlenkou stimulované emise, která by mohla vytvořit laser. Od té chvíle se mnoho let zkoumalo, zda tato myšlenka funguje. Nejprve se lidem podařilo vyrobit masery a později přišli na to, jak vyrobit kratší viditelné vlnové délky. Teprve v roce 1959 Gordon Gould ve své výzkumné práci použil název laser. První funkční laser sestavil a provozoval Theodore Maiman v Hughesových výzkumných laboratořích v roce 1960. V té době začalo na laserech pracovat mnoho lidí a o tom, kdo získá patent na laser, se rozhodlo až v roce 1987 (práva získal Gould).

Aplikace

Lasery našly mnoho využití v každodenním životě i v průmyslu. Lasery se používají v přehrávačích CD a DVD, kde čtou kód z disku, na kterém je uložena skladba nebo film. Laser se často používá ke čtení čárových kódů nebo kódů SQR na věcech prodávaných v obchodě, k identifikaci výrobku a udání jeho ceny. Lasery se používají v lékařství, zejména při operaci očí LASIK, kdy se laser používá k úpravě tvaru rohovky. V chemii se používá spolu se spektroskopií k identifikaci materiálů, aby se zjistilo, z jakých plynů, pevných látek nebo kapalin se něco skládá. Silnější lasery lze použít k řezání kovů.

Lasery se používají k měření vzdálenosti Měsíce od Země pomocí odrazů od reflektorů, které tam zanechaly mise Apollo. Měřením času, za který světlo doletí k Měsíci a zpět, můžeme přesně zjistit, jak daleko je Měsíc.

Laserová ukazovátka používají lidé k ukazování na místo na mapě nebo na diagramu. Používají je například lektoři. Mnoho lidí si s laserovými ukazovátky také rádo hraje. Někteří lidé jimi míří na letadla. To je nebezpečné a v mnoha zemích je to také nezákonné. Lidé byli za tento čin zatčeni a stíháni.

Počítače běžně používají jako vstupní zařízení optickou počítačovou myš. Moderní laserová ukazovátka jsou pro toto použití příliš velká a výkonná, takže většina myší používá pro tento účel malé lasery VCSEL neboli "lasery s vertikální dutinou vyzařující povrch". Tyto lasery se používají také v mechanikách DVD, CD-ROM a v holografii.