Uyarılmış Radyasyon Emisyonuyla Işık Amplifikasyonu anlamına gelen lazerler, yüksek düzeyde odaklanmış, tutarlı ve monokromatik ışık yayan cihazlardır. Sıradan ışık kaynaklarının aksine lazerler çok hassas ve yüksek doğrulukla kontrol edilebilen ışık üretir. Bu derste lazerlerin prensipleri, türleri ve özellikle optik alanındaki uygulamaları incelenmektedir.
Lazer işleminin kalbinde uyarılmış emisyon süreci yer alır. Bu süreç, bir ortamdaki (gaz, katı veya sıvı) elektronların daha yüksek bir enerji seviyesine uyarılmasıyla ışığın amplifikasyonunu içerir. Uyarılan bu elektronlar daha düşük bir enerji seviyesine döndüklerinde belirli enerjiye sahip fotonlar (hafif parçacıklar) yayarlar. Daha da önemlisi, bu fotonlar diğer uyarılmış elektronları ek fotonlar yaymaya teşvik ederek ışığı güçlendiren bir zincirleme reaksiyon yaratır.
Bir lazerin üç ana bileşeni şunlardır:
Lazer işleminin anahtarı, kazanç ortamındaki daha fazla elektronun düşük enerji durumuna göre uyarılmış durumda olduğu "popülasyonun tersine çevrilmesi" adı verilen bir duruma ulaşmaktır. Bu durum uyarılmış emisyonun absorpsiyona üstün gelmesi için gereklidir.
Lazerler kazanç ortamlarına göre sınıflandırılabilir:
Lazerler, optiğin birçok yönünü dönüştürdü ve kapsamlı uygulamalar buldu:
Lazerlerle yapılan derinlemesine deneyler için karmaşık ekipmanlara ihtiyaç duyulurken, lazer ışıklarının girişim desenlerini gözlemlemek, onların özelliklerine ilişkin bilgiler sağlayabilir.
Girişim Deseni: Lazer ışığı birbirine yakın iki yarıktan geçtiğinde (Young'un çift yarık deneyi olarak bilinen bir düzenek), yarıkların arkasına yerleştirilen ekranda bir girişim deseni oluşturur. Parlak ve karanlık bantlardan oluşan bu desen, ışığın dalga doğasını ve lazer ışığının tutarlılığını göstermektedir. Bu bantlar arasındaki mesafe aşağıdaki denklemle verilebilir:
\(D = \frac{\lambda \cdot L}{d}\)burada \(D\) bitişik parlak veya karanlık bantlar arasındaki mesafedir, \(\lambda\) lazer ışığının dalga boyudur, \(L\) yarıklardan ekrana olan mesafedir ve \(d\) iki yarık arasındaki mesafedir.
Lazerleri ve ilkelerini anlamak, yalnızca optik alanının derinliklerine inmekle kalmaz, aynı zamanda iletişim, sağlık hizmetleri ve çeşitli bilimsel araştırmalardaki yeniliklere de kapı açar. Hassasiyetleri ve titizlikle kontrol edilebilme yetenekleri, lazerleri modern teknoloji ve araştırmalarda vazgeçilmez araçlar haline getirmektedir.
