激光如何工作

只有大约100种不同的种类原子在整个宇宙中。我们看到的一切都是由无限数量组合的这100个原子组成的。如何将这些原子排列和粘合在一起，决定了原子是构成一杯水，一块金属还是从苏打水中出来的泡沫！

原子不断运动。它们不断振动，移动和旋转。甚至构成我们坐在的椅子的原子也在四处走动。固体实际上正在运动！原子可以不同激发状态。换句话说，它们可以具有不同的能量。如果我们将大量能量应用于原子，它可以留下所谓的地面能量水平并去激动的水平。激发水平取决于通过热量应用于原子的能量量，光， 或者电。

上面是对原子外观的经典解释。

这个简单的原子包括一个核（包含质子和中子）和电子云。想到这云中的电子盘旋很有帮助核在许多不同的轨道中。

考虑上一页的插图。尽管对原子的更现代观点并没有描绘离散轨道对于电子，将这些轨道视为原子的不同能级可能很有用。换句话说，如果我们对原子施加一些热量，我们可能会期望低能源轨道中的某些电子会过渡到远离细胞核的高能轨道。

这是对事物的高度简化的看法，但实际上反映了如何原子用激光工作。

一旦电子移至更高的能量轨道，它最终希望返回基态。当它这样做时，它将其能量作为一个光子- 一个粒子光。您会发现原子一直在释放能量作为光子。例如，当烤面包机变成鲜红色，红色是由原子引起的，由热量激发，释放红色光子。当您在电视屏幕，您看到的是磷原子，高速电子激发，发出不同的光。任何产生光的东西 -荧光灯，，，，燃气灯笼，，，，白炽灯泡- 通过更换轨道和释放光子的电子的作用来做到这一点。

A激光是一种控制通电原子释放光子的方式。“激光”是通过刺激的辐射发射的光扩增，它非常简洁地描述了激光的工作原理。

尽管有很多类型的激光器，但都具有某些基本特征。在激光器中，激光介质被“泵送”以获取原子进入激动的状态。通常，非常激烈的光或电气放电泵送激光介质，并产生大量激发态原子（具有更高能源的原子）。有必要在激发状态下将大量的原子收集起来，以使激光有效地工作。通常，原子兴奋至高于基态的两个或三个水平。这增加了人口反转。种群反演是激发状态中的原子数量与基态数的数量。

一旦泵送激光介质，它就会包含一系列原子，其中一些电子位于激发水平。激发的电子的能量大于更轻松的电子。就像电子吸收了一定数量的能量以达到此激发水平一样，它也可以释放这种能量。如下图所示，电子可以简单地放松，然后消除一些能量。这个发出的能量以光子（光能）。发射的光子具有非常具体的波长（颜色）取决于释放光子时电子能量的状态。在相同状态下具有电子的两个相同的原子将释放具有相同波长的光子。

激光光与正常情况大不相同，并且具有以下特性：

要使这三个属性发生的事物称为刺激的发射。这不会在您的平常中发生手电筒- 在手电筒中，所有原子都会随机释放其光子。在刺激的发射中，将组织光子发射。

任何原子释放的光子具有一定的波长，取决于激发态和基态之间的能量差。如果该光子（拥有一定的能量和相）应遇到另一个具有相同激发态的电子的原子，则可能会发生刺激的发射。第一个光子可以刺激或诱导原子发射，以使随后的发射光子（从第二原子）以与传入光子相同的频率和方向振动。

激光的另一个钥匙是一对镜子，在激光介质的两端。光子具有非常特异性的波长和相位，反射镜子以通过激光介质来回传播。在此过程中，它们刺激其他电子以使下降能量跳跃，并可能导致相同波长和相位的更多光子发射。发生了级联效应，很快我们就传播了许多相同波长和相的许多光子。激光的一端的镜子是“半整齐的”，这意味着它反射了一些光线，并可以亮起一些光线。通过它的光是激光。

您可以在下一页上的图中看到所有这些组件，这说明了简单的方式红宝石激光作品。

红宝石激光器由闪光管组成（就像你在相机上），一个红宝石杆和两个镜子（一个半固定）。红宝石杆是激光介质，闪光灯管将其泵送。

这是现实生活中三级激光器中发生的情况。

在下一节中，您将了解不同类型的激光器。

有许多不同类型的激光器。激光培养基可以是固体，气体，液体或半导体。激光通常由使用的激光材料类型指定：

A红宝石激光（前面描述）是一种固态激光器，并以694 nm的波长排放。可以根据所需的发射波长（请参阅下表），所需的功率和脉冲持续时间选择其他激光介质。有些激光非常强大，例如二氧化碳激光器，可以切开钢。二氧化碳激光如此危险的原因是因为它发出激光器光在光谱的红外和微波区域中。红外辐射是热的，这种激光基本上通过其关注的任何东西融化。

其他激光器，例如二极管激光器，非常虚弱，用于当今的袖珍激光指针。这些激光器通常会散发出红色的光束，其波长在630 nm至680 nm之间。激光在行业和研究中用于做许多事情，包括使用强烈的激光来激发其他分子来观察它们的发生。

这是一些典型激光器及其发射波长（纳米）：

激光分为四个宽区域，具体取决于引起的潜力生物损害。当您看到激光时，应该标记这四个类名称之一：

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