A "lézer" a szó rövidítéseLightAamplifikáció általSstimuláltEküldetéseRkisugárzása
A lézer akkor jön létre, amikor az optikai anyagok, például üveg, kristály vagy gáz atomjaiban lévő elektronok elnyelik az elektromos áram vagy a fény energiáját. Ez a többletenergia eléggé „gerjeszti” az elektronokat ahhoz, hogy egy alacsonyabb-energiájú pályáról egy magasabb-energiájú pályára lépjenek az atommag körül.
A lézer kihasználja az atomok kvantumtulajdonságait, amelyek elnyelik és kisugározzák a fotonoknak nevezett fényrészecskéket. Amikor az atomokban lévő elektronok visszatérnek normál pályájukra-vagy "alapállapotukra"-akár spontán módon, akár fénnyel vagy más energiaforrással, akár egy másik lézerrel "stimulálva", több fotont bocsátanak ki.
A fényből származó energia „gerjeszti” az elektronokat az optikai anyagok atomjaiban, és azok magasabb energiájú pályára lépnek-. Amikor az elektronok spontán módon visszatérnek normál pályájukra, vagy ha fénnyel vagy energiával "stimulálják", fényrészecskéket bocsátanak ki, amelyeket fotonoknak neveznek.
A fény hullámokban mozog. A közönséges látható fény, mondjuk egy háztartási izzóból vagy zseblámpából, több hullámhosszból vagy színből áll, és inkoherens, ami azt jelenti, hogy a fényhullámok csúcsai és mélyedései különböző hullámhosszon és különböző irányban mozognak.
A lézersugárban a fényhullámok "koherensek", ami azt jelenti, hogy a fotonnyaláb ugyanabban az irányban, azonos hullámhosszon mozog. Ezt úgy érik el, hogy az energiával ellátott elektronokat optikai "erősítő közegen" küldik át, például szilárd anyagon, például üvegen vagy gázon.
A fény adott hullámhosszát a felszabaduló energia mennyisége határozza meg, amikor a gerjesztett elektron alacsonyabb pályára esik. A bevezetett energia szintje az erősítő közegben lévő anyaghoz szabható a kívánt nyalábszín létrehozásához.
A lézer optikai anyagának egyik oldalán lévő tükör visszaveri a fotont az elektronok felé. A tükrök közötti teret vagy az "üreget" úgy alakították ki, hogy az adott típusú optikai erősítő közeghez kívánt fotont visszatáplálják a közegbe, hogy stimulálják a foton szinte pontos klónjának kibocsátását. Mindketten ugyanabban az irányban és sebességgel mozognak, hogy a másik oldalon egy másik tükörről pattanjanak vissza, hogy megismételjék a klónozási folyamatot.
Kettőből négy lesz, négyből nyolc lesz, és így tovább, amíg a fotonok eléggé fel nem erősödnek ahhoz, hogy tökéletes összhangban mozogjanak a tükrök és az optikai anyag mellett. Gondolj rájuk úgy, mint egy felvonuló zenekar szinkron tagjaira a Rózsaparádéban. És ez az összhang adja meg a lézer erejét. A lézersugarak nagy távolságokon is éles fókuszban maradhatnak, még a Holdig és vissza is.
A lézerek 1960 óta léteznek, bár az ötlet egészen 1900-ig nyúlik vissza (lásd "A lézerek és a lézerfúziós úttörők öröksége").
Manapság a lézerek sokféle méretben, formában, színben és teljesítményszintben kaphatók, és mindenre használják, a kórházi műtétektől kezdve az élelmiszerbolt vonalkód-leolvasóin át, sőt otthoni zene-, film- és videojáték-lejátszásig. Lehet, hogy LASIK műtéten esett át, amely a szem szaruhártyájának átalakítására szolgáló apró lézer segítségével korrigálja látását.
Egyes lézerek, például a rubinlézerek, rövid fényimpulzusokat bocsátanak ki. Mások, például a hélium-neon gázlézerek vagy a folyékony festéklézerek folyamatos fényt bocsátanak ki. A NIF a rubinlézerhez hasonlóan csak a másodperc milliárdod részeinek időtartamú fényimpulzusokat bocsát ki. A lézerfénynek nem kell láthatónak lennie. A NIF-sugarak láthatatlan infravörös fényként indulnak ki, majd speciális optikán haladnak át, amelyek látható zöld fénnyel, majd láthatatlan, nagy{4}}energiájú ultraibolya fénnyel alakítják át őket a célponttal való optimális interakció érdekében.
A lézerek lehetnek mikrochipek apró összetevői, vagy olyan hatalmasak, mint a NIF, a világ legenergiásabb lézere, amely egy 10 emelet magas és három futballpálya széles épületben található.
