Jak vzniká laser?

Co je to LASER?

Pod pojmem laser dnes rozumíme usměrněný paprsek elektromagnetického záření. Nejčastěji jde o paprsek světelný nebo tepelný.

Je to velmi koncentrovaný tok energie. Můžeme jej využít pro přenos informací, nebo energie samotné, na velké vzdálenosti. Laserem můžeme také ovlivňovat strukturu materiálů v malé, přesně definované oblasti. Lze jím vypalovat pihy, řezat kovy a minerály nebo kreslit kruhy do obilí (pro experimentátory - ukazovátko Vám na to stačit nebude). Lasery ve velkém rozsahu používáme i v měřící a zaměřovací technice. Zajímavé jsou i pokusy s manévrovacími pohony satelitů (laser vyslaný ze země zahřeje látku v motoru satelitu, ta expanduje a zafunguje jako pohon trysek). Možných využití je skutečně mnoho.

Trocha teorie snad nezabije. Pro zjednodušení si představme atom nějakého prvku. Tedy jádro a na oběžných drahách příslušný počet elektronů, viz. schématický obrázek č.1. Elektrony jsou k jádru přitahovány, a tak obsazují zcela přirozeně nejprve bližší vrstvy a pak teprve ty vzdálenější (pozn. - vrstva=řádek Mendělejevovy tabulky). Celý systém atomu je v rovnováze a energeticky celkem stabilní.

Pokud přidáme za určitých podmínek tomuto atomu energii, vystoupí elektron v nejvyšší obsazené (valenční) vrstvě, ještě o vrstvu výše - obr.2. Atom má přebytek energie a stane se nestabilním. Má chuť vypustit energii a vrátit se do rovnovážného stavu. Nakonec sestupuje elektron zpět do původní vrstvy a zároven se uvolňuje energie v podobě vypuštěného fotonu (nebo fotonů) - obr.3. Pár částic elektromagnetického vlnění je na světě, ale ještě to není laser.

Pokud vzniklý foton prochází jiným podobně nabitým atomem má tendenci strhnout ho k vypuštění stejných fotonů (stejné vlnové délky i fáze) . A tím je zaděláno na laserový paprsek :).

Pro zesílení paprsku se používá dvou zrcadel na okrajích tzv. aktivního prostředí. Jedno ze zrcadel je polopropustné (rozuměj má díru) a tím, pak odchází "surový" laserový paprsek. Toto zařízení se nazývá rezonátor. Jedna z nejběžnějších konstrukcí je na obr.4. Aktivní látkou je v našem případě plyn, ale může to být také krystal nebo polovodič (existují i další konstrukce).