* Atomi e livelli di energia: Gli atomi hanno elettroni che esistono in livelli di energia specifici. Quando un elettrone assorbe l'energia (come la luce), salta a un livello di energia più elevato. Questo si chiama eccitazione .
* Emissione spontanea: Un elettrone eccitato può tornare spontaneamente a un livello di energia inferiore, rilasciando l'energia assorbita come fotone (luce). Questa è emissione spontanea .
* Emissione stimolata: La chiave per un laser è emissione stimolata . Se un atomo eccitato viene colpito da un fotone con la differenza di energia esatta tra il suo livello di energia corrente e inferiore, verrà stimolato per emettere un altro fotone. Questo nuovo fotone ha le stesse proprietà (frequenza, fase, direzione) del fotone stimolante.
* Azione laser: In un laser, un mezzo (come un gas, un liquido o un solido) viene pompata di energia per eccitare molti atomi. Questo crea un'inversione di popolazione, in cui più atomi sono in uno stato eccitato che nello stato fondamentale. Quindi, un fotone stimolante innesca una cascata di emissioni stimolate, risultando in un raggio di luce coerente:
* coerente: Tutti i fotoni nel raggio laser hanno la stessa frequenza e fase, dando al raggio le sue proprietà speciali.
* Direzionale: La luce è focalizzata e amplificata in un raggio stretto.
* Monocromatico: Tutti i fotoni hanno lo stesso colore (lunghezza d'onda).
Componenti chiave di un laser:
* Guadagna medio: Il materiale che fornisce l'energia per l'emissione stimolata.
* Fonte della pompa: Fornisce energia per eccitare il mezzo di guadagno.
* Cavità ottica: Specchi che riflettono i fotoni avanti e indietro attraverso il mezzo di guadagno, amplificando le emissioni stimolate.
In sintesi, un laser è un dispositivo che utilizza l'emissione stimolata per produrre un raggio di luce coerente, monocromatica e direzionale.
