เลเซอร์ ซึ่งย่อมาจาก Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation เป็นอุปกรณ์ที่ปล่อยแสงที่มีการโฟกัสสูง สอดคล้องกัน และมีสีเดียว เลเซอร์ผลิตแสงที่มีความแม่นยำมากและสามารถควบคุมได้ด้วยความแม่นยำสูงซึ่งแตกต่างจากแหล่งกำเนิดแสงทั่วไป บทเรียนนี้สำรวจหลักการของเลเซอร์ ประเภท และการนำไปใช้งาน โดยเฉพาะในด้านทัศนศาสตร์
หัวใจสำคัญของการทำงานของเลเซอร์คือกระบวนการกระตุ้นการปล่อยก๊าซ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการขยายแสงโดยอิเล็กตรอนที่น่าตื่นเต้นในตัวกลาง (ก๊าซ ของแข็ง หรือของเหลว) ให้เป็นระดับพลังงานที่สูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้กลับสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า พวกมันจะปล่อยโฟตอน (อนุภาคแสง) ด้วยพลังงานจำเพาะ ที่สำคัญ โฟตอนเหล่านี้กระตุ้นอิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นตัวอื่นๆ ให้ปล่อยโฟตอนเพิ่มเติม ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ขยายแสง
ส่วนประกอบหลักสามประการของเลเซอร์คือ:
กุญแจสำคัญในการทำงานของเลเซอร์คือการบรรลุสภาวะที่เรียกว่า "การผกผันของประชากร" ซึ่งอิเล็กตรอนในตัวกลางที่ได้รับจะอยู่ในสถานะตื่นเต้นมากกว่าในสถานะพลังงานต่ำ สภาวะนี้จำเป็นสำหรับการกระตุ้นการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพื่อควบคุมการดูดซึม
เลเซอร์สามารถจัดหมวดหมู่ตามสื่อที่ได้รับ:
เลเซอร์ได้เปลี่ยนแปลงแง่มุมต่างๆ มากมายของทัศนศาสตร์และพบการใช้งานที่หลากหลาย:
แม้ว่าการทดลองเชิงลึกด้วยเลเซอร์จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน แต่การสังเกตรูปแบบการรบกวนของแสงเลเซอร์สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติของพวกมันได้
รูปแบบการรบกวน: เมื่อแสงเลเซอร์ส่องผ่านช่องสองช่องที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด (การตั้งค่าที่เรียกว่าการทดลองช่องสองช่องของ Young) มันจะสร้างรูปแบบการรบกวนบนหน้าจอที่วางอยู่ด้านหลังช่องดังกล่าว รูปแบบของแถบสว่างและมืดนี้แสดงให้เห็นถึงลักษณะคลื่นของแสงและความสอดคล้องกันของแสงเลเซอร์ ระยะห่างระหว่างแถบเหล่านี้สามารถกำหนดได้จากสมการ:
\(D = \frac{\lambda \cdot L}{d}\)โดยที่ \(D\) คือระยะห่างระหว่างแถบสว่างหรือแถบมืดที่อยู่ติดกัน \(\lambda\) คือความยาวคลื่นของแสงเลเซอร์ \(L\) คือระยะห่างจากกรีดถึงหน้าจอ และ \(d\) คือระยะห่างระหว่างกรีดทั้งสอง
การทำความเข้าใจเลเซอร์และหลักการไม่เพียงแต่เจาะลึกลงไปในสาขาทัศนศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเปิดประตูสู่นวัตกรรมด้านการสื่อสาร การดูแลสุขภาพ และการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ ความแม่นยำและความสามารถในการควบคุมอย่างพิถีพิถันทำให้เลเซอร์เป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในเทคโนโลยีและการวิจัยสมัยใหม่
