レーザーは、英語の用語「 Light Amplification by Stimulated Emitting of Radiation 」を表すのに使用される略語で、私たちの言語に翻訳すると「放射線の誘導放出による光の増幅」となります。
特定の特性を持った電磁波、つまり光を発生させる装置です。レーザー光の特徴は次のとおりです。
単色: 明確に定義された波長が 1 つだけ、したがって色が 1 つだけであることを意味します。
コヒーレント: レーザーによって生成される電磁波はすべて同位相です。
コリメート: レーザーによって生成される光線間に発散はほとんどなく、実質的に平行です。これは、この光がパワーを失うことなく長距離を伝播できることを意味します。
レーザー操作
最初のレーザーは 1960 年に登場し、その動作は、光はフォトンと呼ばれる「エネルギーのパッケージ」によって形成されると述べたアインシュタインとプランクの理論に基づいていました。
原子は陽子、中性子、電子で構成されており、電子は原子核の周りの電子圏にあります。各電子は、電子圏内の特定のエネルギーレベルを占めます。基底状態で電子のエネルギーがゼロ (E 0 ) であるときに、原子が何らかの源からエネルギーを受け取ると、励起状態と呼ばれるより高いエネルギー レベル ( EX ) に移動します。ただし、エネルギーを失うと、電子はより低いエネルギーレベルに移動し、光子を放出する傾向があります。
電子があるエネルギー レベルから別のエネルギー レベルに移動するプロセスは 3 つあります。
吸収: 基本エネルギー状態にある電子が電磁放射を受けて光子を吸収し、励起状態になるとき。
自然放出: 原子がエネルギーの励起状態にあり、エネルギーを受けていないときに発生します。一定の時間が経過すると、電子は自発的に基底状態に移行し、光子を放出します。
誘導放出: 電子が励起状態にあり、電磁放射、つまり光子の影響を受けるときにも発生します。エネルギーの光子は、原子が別の光子を放出して基底状態に移行するときに原子を刺激します。
レーザーは、基底状態よりも多くの電子が励起されるまで、材料内の多数の電子をより高いエネルギー レベルまで励起するのに十分なエネルギーを受け取ったときに機能します。
これが起こると、これらの電子は刺激されて光子を放出し、カスケード効果が始まります。放出された光子は次の電子を刺激して別の光子を放出するなどです。これにより、明確に定義された波長の光ビームの放射が増幅されます。
現在、レーザーにはいくつかの用途があります。大型のレーザーは、天文学における核融合研究で長距離を測定するために使用されたり、軍事用途にも使用されます。
小型レーザーは、バーコードの読み取り、CD や DVD の読み取り、小規模な手術、組織の切断などに使用できます。