Viac o laseri

Uvažujme o atóme ako o zariadení na úschovu energie. Atóm je najradšej v stave s najnižšou energiou alebo v základnom stave. V stave s vyššou energiou preskočí "nižšie", do základného stavu tak, že vyžiari časticu svetla (fotón), ktorá má presne definovanú farbu. Okrem toho fotón tejto farby môže prechádzať atómom, ktorý je vo vybudenom (excitovanom) stave a môže spôsobiť, že tento atóm vyžiari identický fotón s tou istou farbou a fázou a pohybujúci sa tým istým smerom. Excitovaný atóm je niečo ako stroj na klonovanie fotónov. Tento proces sa nazýva stimulovaná emisia, pretože závisí od fotónu so správnou energiou, ktorý prechádza okolo a vyvolá tento proces. V laseri sa atómy aktívneho materiálu (plynného, kvapalného alebo pevného) dostanú do excitovaného stavu, napríklad prechodom elektrického prúdu cez nízkotlakový plyn, ako je to v žiarivke alebo neónovej lampe. Nazýva sa to aj inverzia populácie, pretože normálne sú atómy vo svojom základnom tvare. Jedna dôležitá požiadavka, ktorú musí spĺňať aktívny materiál, je, aby jeho atómy veľmi rýchlo nepreskakovali späť do základného stavu. Ideou lasera je začať jedným fotónom pohybujúcim sa požadovaným smerom a potom použiť predtým excitované atómy na výrobu miliónov klonov pôvodného fotónu, ktoré sa všetky pohybujú rovnakým smerom. Prvý fotón mohol pochádzať zo zdroja bieleho svetla (obsahuje všetky farby, a teda aj požadovanú). Tento fotón sa pohybuje v laserovom materiály, stimuluje vyžarovanie excitovaných atómov, a tým sa niekoľko miliónkrát znásobuje. Na vybranie správneho smeru sa laserový materiál uzatvára medzi dve zrkadlá. Vždy, keď sa zväzok fotónov odrazí, prechádza znova cez laserový materiál, vyrába ďalšie klony a zväčšuje sa. Napokon keď sa jedno zrkadlo urobí mierne priehľadné, môže časť fotónového lúča uniknúť. To je laserový lúč. Keď Townes a Schawlow v roku 1950 študovali princíp lasera, pokladali ich za bláznivých vedcov. Ale keby nerozmýšľali nad tým, ako prinútiť atómy preskakovať synchrónne, nemali by ste prehrávač CD.