Laser

Laser (akronym pre Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
- kvantový optický generátor.

Laser je zariadenie, ktoré pracuje na princípe stimulovanej emisie a uvoľňuje nahromadenú energiu ako energiu monofrekvenčného žiarenia. To znamená, že produkuje koherentné svetelné lúče, od IČ po UV. Tieto lúče sú veľmi intenzívne, majú presný smer a sú veľmi čisté vo farbe (frekvencii).

Stimulovaná emisia (vynútená) – nastáva vo vzbudených (excitovaných) atómoch vonkajším pôsobením. Túto emisiu môže vyvolať len fotón rovnakej frekvencie, akú má fotón, ktorý emisiou vzniká. Excitované energetické hladiny, v ktorých môže atóm zotrvať dlhšiu doby (až 10-8 s) nazývame metastabilné. Ak sa nahromadia atómy v takejto hladine, dôjde postupne k náhodnej spontánnej emisii, hovoríme o tzv. luminiscencii (svätojánske mušky, TV obrazovky, žiarivky).

Laser je tvorený aktívnym prostredím, budiacimi zdrojmi a rezonančným systémom.
V rubínovom laseri je pracovným médiom kryštál rubínu (Al2O3) s prímesami iónov chrómu. Pri dopade fotónov s energiou 2,2 eV preskakujú ióny chrómu na vyššiu energetickú hladinu, na ktorej nezostanú dlho, ale po odovzdaní častí energie mriežke kryštálu preskočia na nižšiu metastabilnú hladinu, na ktorej zostanú dlhšie.
Stimulovanou emisiou (spustenou jediným fotónom) preskočia všetky ióny chrómu súčasne z metastabilnej hladiny na základnú a dôjde k vyžiareniu veľkého množstva fotónov – svetelného lúča.
Kryštál rubínu je umiestnený medzi dvoma zrkadlami (z ktorých jedno je polopriepustné). Svetelný lúč sa na nich odráža, vyvoláva ďalšie prechody z metastabilných hladín, priberá ďalšie fotóny, tým sa zosilňuje a nakoniec prechádza polopriepustným zrkadlom von.

Typy laserov:
Pevného skupenstva – napr. rubínový; sú najsilnejšie, všetky farby 
Plynové – napr. argónový má zelené a modré farby. Využíva sa na zábavných show, ale aj v očnej chirurgii a zatvrdzovaní zubných plomb. Tiež sa jeho pomocou dajú vytvárať holografické obrazy. 
Polovodičové – sú najkompaktnejšie, v 90. rokoch vedci vyvinuli modré a fialové svetlo týchto laserov. Pretože vyžarujú krátkovlnné svetlo dovoľujú zapísať viac informácii na CD a laserové tlačiarne tlačia presnejšie.
Kvapalné Využitie lasera       
v priemysle – na zváranie veľkých kusov ťažkých kovov. Produkujú totiž teplotu až     5000oC. dokážu presne zvárať aj taviť, robiť zárezy do diamantov.

Napaľovanie CD
Na zapisovanie CD musí počítač najprv premeniť meniace sa elektrické signály na digitálne dáta skladajúce sa z 0s a 1s. Na ich vytvorenie laserová napaľovačka vypaľuje  do povrchu čistého CD malé dierky. Dierky a hladký povrch zodpovedajú 0s a 1s digitálneho signálu. Keď CD – prehrávač tieto stopy vlastne dekóduje a znovu vytvára originálny stereo záznam. Počítač tiež spája dva stereo signály do jediného číselného kódu.

Laserové tlačiarne
Sú založené na technológii fotokopírok. Sústredený laserový lúč a rotujúce zrkadlo nakreslia obraz požadovanej stránky na fotosenzitívny bubon. Obraz je na bubne zmenený na elektrostatický náboj, ktorý priťahuje a zadrží toner. Časť elektrostaticky nabitého papiera sa otáča okolo bubna, ktorý posúva toner od seba na papier. Teplo sa potom použije na spojenie toneru a papiera. Nakoniec je elektrický náboj odstránený a prebytok toneru zozbieraný. Vynechaním posledného kroku môže laserová tlačiareň rýchlo robiť viac kópii. 

Characteristic Spectra

Every chemical element has a characteristic spectrum, or particular distribution of electromagnetic radiation. Because of these “signature” wavelength patterns, it is possible to identify the constituents of an unknown substance by analyzing its spectrum; this technique is called spectroscopy. Emission spectrums, such as the representative examples shown here, appear as several lines of specific wavelength separated by absolute darkness. The lines are indicative of molecular structure, occurring where atoms make transitions between states of definite energy.

Daniel Quat/Phototake NYC

Gas Lasers

Intenzívne červené a zelené lúče argónu a neodymium laser light cross a room, their paths bending sharply as they strike mirrors. Scientists use the unique properties of laser light to perform experiments that were previously impossible. Not all laser light is visible. Whether visible or not, the high intensity of even stray light can be hazardous to the delicate tissue of eyes. For this reason, anyone working with lasers should wear protective eyewear.

Science Photo Library/Photo Researchers, Inc. Wave Aspect of Electrons

This pattern is produced when a narrow beam of electrons passes through a sample of titanium-nickel alloy. The pattern reveals that the electrons move through the sample more like waves than particles. The electrons diffract (bend) around atoms, breaking into many beams and spreading outward. The diffracted beams then interfere with one another, canceling each other out in some places and reinforcing each other in other places. The bright spots are places where the beams interfered constructively, or reinforced each other. The dark spots are areas in which the beams interfered destructively, or cancelled each other out.

Dick Luria/Photo Researchers, Inc.

Laser Welder

High power lasers are used in industry to weld together large pieces of hard metals. These lasers can produce temperatures above 5,500 C (about 10,000 F). 
Argónový laser