Domů     Lasery – Na počátku bylo světlo
Lasery – Na počátku bylo světlo
12.3.2023

Lasery fungují na principu zesilování světla za pomoci stimulování emise záření. Jde o optický zdroj světla, elektromagnetického záření, v širším slova smyslu. Vždy je třeba, aby byl laser složen ze zdroje energie, aktivního prostředí a rezonátoru.

Dochází buď ke stimulované emisi, ta kopíruje fotony, jenž procházejí atomem, anebo ke spontánní emisi, zde se foton vyzáří samovolně. Foto: Pixabay
Dochází buď ke stimulované emisi, ta kopíruje fotony, jenž procházejí atomem, anebo ke spontánní emisi, zde se foton vyzáří samovolně. Foto: Pixabay

K čemu všemu se dají lasery použít? Jaká je jejich historie a současnost? Byla cesta k objevu skutečně tak náročná? Co vše představuje zdroje světla? Co by na dnešní využívanou techniku řekl jejich „praotec“ Albert Einstein (1879-1955).

Co je to laser?

Slovo laser je akronymem z anglických slov Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (zesilování světla stimulovanou emisí záření).

Laser vyzařuje světlo ve formě velice úzkém svazku, je koherentní a monochromatický, jedná se o optický zdroj emitující fotony v koherentní paprsek, využívá zákonů kvantové mechaniky a termodynamiky.

Celé zařízení je vždy tvořeno zdrojem energie, aktivním prostředím a rezonátorem. Laser jako takový stojí na základech zákonů termodynamiky a kvantové mechaniky.

V případě spontánní emise také při nízkém stupni obsazení dochází k obsazení vyšší hladiny. Foto: Pixabay
V případě spontánní emise také při nízkém stupni obsazení dochází k obsazení vyšší hladiny. Foto: Pixabay

Na jakém principu pracuje?

Především je třeba určit zdroj energie, např. výbojku vydávající energii, která dále proudí do média, kde se elektrony posouvají z aktivního prostředí se základní energetickou hladinou do vyšší – dochází k tzv.

excitaci. To vede většinu elektronů k vybuzení a díky tomu vzniká tzv. inverze populace.

Když se opětovně posune energie směrem dolů, dojde k emisi kvanta energie, a to ve formě fotonů, ty poté interagují s dalšími elektrony a spouští stimulovanou emisi fotonů.

V případě, že se aktivní část laseru umístí do rezonátoru, který mohou tvořit třeba zrcadla, odrazí se paprsek, jenž následně projde zpět, tím se emise stimuluje a tok fotonů se exponenciálně zesiluje. Nakonec dojde k východu světelného svazku skrz rezonátor.

Kde, jak a s čím

Jako aktivní prostředí využívají lasery různé látky, ty obsahují hlavně oddělené kvantové energetické hladiny elektronů.

Ve většině případů se jedná o běžně se vyskytující látky, jako např. plyn – zde jde o plynové lasery, ty dokážou pracovat také s různými směsmi plynů. V případě využívání diodových laserů pracují vědci s polovodiči s p-n přechodem.

Při stimulované emisi se generace záření snaží dosáhnout populační inverze, tj. že je více elektrony obsazena vyšší hladina spíše než ta nižší. Foto: Pixabay
Při stimulované emisi se generace záření snaží dosáhnout populační inverze, tj. že je více elektrony obsazena vyšší hladina spíše než ta nižší. Foto: Pixabay

Pevnolátkové lasery mohou pro svou funkčnost využívat monokrystaly, především takové, kde potřebné hladiny vznikají dopováním. Jako další látky se mohou využívat polovodičové multivrstvy, organická barviva, volné elektrony apod.

Při vyzařování fotonů mohou elektrony přecházet z vyššího stavu do nižšího pouze jedním ze dvou mechanismů.

Foto: Úvodní foto: Pixabay
reklama
Související články
Věda a technika
Zachraňte svá záda! Proč nejčastěji bolí?
Bolesti zad patří mezi nejrozšířenější civilizační choroby, které trápí hlavně obyvatele vyspělých zemí. Během života potrápí bolavá záda zhruba 80 % lidí, asi u 10 % z nich přejdou bolesti do chronického stadia. Postihují zejména oblast krční, hrudní nebo bederní páteře. Jak se bránit? Páteř tvoří důležitou oporu lidského těla, drží hlavu i celý trup a […]
Věda a technika
Chorobné odéry: Dokážeme vyčenichat nemoci?
Čich je považován za „popelku“ mezi lidskými smysly. Americký průzkum provedený v roce 2011 zjistil, že přibližně polovina respondentů ve věku 16–30 let by se raději vzdala čichu než svého chytrého telefonu. Čich je úzce spojen s našimi emocemi a vzpomínkami, pomáhá ale také odhalovat potenciální hrozby, jako jsou zkažené potraviny, toxické látky – nebo nemoci. […]
Věda a technika
Pátrání po původu cystické fibrózy
Cystická fibróza je závažné a nevyléčitelné dědičné onemocnění, které postihuje zejména dýchací a trávicí systém. Tato choroba, o které se hovoří jako o nemoci slaných dětí kvůli až pětkrát slanějšímu potu, je nejběžnějším genetickým onemocněním mezi bělochy. A vědci se snaží přijít na to, proč.   Cystická fibróza (CF) je geneticky podmíněné, tedy vrozené onemocnění, […]
Věda a technika
Na lesní požáry s moderními technologiemi
Způsob boje s ohněm se dlouhou dobu příliš neměnil. 21. století je však dobou nástupu nových technologií, což do určité míry mění i práci hasičů.   Klimatická změna probíhá, planeta se otepluje a lze očekávat, že lesní požáry budou v dalších desetiletích stále palčivějším problémem, se kterým se budeme muset vypořádávat. Ostatně jen ve Spojených státech způsobí […]
reklama
zajímavosti
Hranice nejsou problém: Dva nejúspěšnější čeští spisovatelé v zahraničí
V nemocničních papučích doťape k oknu, které rychle otevře. Vykloní se a vzduch najednou protne zvuk máchajících holubích křídel a tupá rána. Závěr života Bohumila Hrabala je přesně jako v jeho knihách – hořký a nečekaný. V alkoholovém oparu Kdo: Jaroslav Hašek Zajímavost: Kniha vychází i v tatarštině Život šprýmaře, satirika a v neposlední řadě […]
Kam padám a proč jsem nahý? Poznejte významy snů!
Sny si většinou nepamatujeme. Občas ale ano! Často jsou to takové, které se opakují, zanechají v nás silný dojem a donutí nás přemýšlet. O tom, co asi znamenají… Kde se sny berou, proč se nám zdají a proč jsou tak zmatené? Na většinu otázek o nejzajímavější složce spánku vědci stále odpovědět nedovedou. Shodují se však […]
Mechanická zoo z francouzského ostrova. Neuvěřitelné výtvory jako od Verna!
Slavný francouzský spisovatel Jules Verne by se asi hodně divil, kdyby se dnes mohl podívat do svého rodného města Nantes. Na náměstíčku Esplanade des Traceurs de Coques se pokojně prochází mechanický slon, vysoký jako čtyřpatrový dům. Mává ušima, troubí a občas postříká překvapené kolemjdoucí sprškou vody z chobotu. Z jeho hřbetu spokojeně pozoruje okolní svět […]
Ztracená římská bylina, která měla cenu zlata
Královnou antické kuchyně i lékárny byla rostlina zvaná Silphium, česky označovaná jako „mužák“. Ať už byl příčinou trudomyslnosti kašel, horečka, nedostatečné libido nebo mdlá chuť jídla, Silphium přineslo vysvobození. Alespoň do té doby, než přišli Římané.   Byla popisována jako přibližně půl metru vysoká rostlina s tlustými kořeny pokrytými černou kůrou, s dutým stonem podobným fenyklu a […]
reklama
historie
Bill Clinton: Orální sex podle Bible prý nepovažuje za nevěru
V létě roku 1995 přichází do Bílého domu neplacená stážistka, čerstvá absolventka psychologie na Lewis & Clark College. Holka krev a mlíko, baculatá bruneta Monika Lewinská (*1973). Někdy v listopadu se jí podaří upoutat pozornost prezidenta Billa Clintona. Začne s ním flirtovat. Nenápadně mu ukáže spodní prádlo a připojí poznámku, že se jí moc líbí. […]
Heraldika: Erb jako podpis
Erby různých šlechtických rodů nás dodnes fascinují svými barvami i motivy. Ale není to jen pastva pro oči, skrývá se za nimi mnohem hlubší význam. A jejich tvorba má svá jasně daná pravidla, která se dodržují už v minulých staletích. Původně přitom slouží jako druh podpisu i prostředek k identifikaci. Napadá vás, co mohou mít […]
Kde se vzal všudypřítomný bankomat?
Dnes už je na každém rohu. Kouzelný přístroj, který vám na požádání dá peníze. Ovšem nikoliv cizí, ale vaše vlastní. A je jedno, jestli je odpoledne nebo půlnoc. Žádné přepážky, žádná otevírací doba. Přesně tak, jak to jeho autor John Shepherd-Barron zamýšlel. Už před ním se ale o něco podobného pokoušejí jiní. Největší úsilí vyvine […]
Slazení v historii: Evropu zaplavil levný americký cukr
Zastánci zdravé výživy ho prudce odsuzují. Přehánět byste to s ním rozhodně neměli. Odkdy se u nás začalo sladit cukrem. Jaká sladidla se používala předtím? A odkdy známe řepný cukr? Mezi nejstarší sladidla u nás patřil med, ovoce, ale třeba i šťáva z mízy stromů či sušená řepa nebo mrkev, jež se také vyznačují sladkou chutí. „Ve […]
Nenechte si ujít další zajímavé články
Přesnější a úspornější ložiska využijí divadelní točny i špičkové teleskopy
21stoleti.cz
Přesnější a úspornější ložiska využijí divadelní točny i špičkové teleskopy
První ložiska, tedy součásti, které snižují tření, lidstvo využívalo už v antice. A vývoj stále pokračuje. Na moderních hydrostatických ložiscích pracují odborníci na tribologii z Fakulty strojního in
Moderní rezidence u rovníku
rezidenceonline.cz
Moderní rezidence u rovníku
Rezidence vznikla v rovníkovém Ekvádoru. Betonová stavba rozvržená do tvaru písmene T působí přes svou masivní konstrukci příjemně svěžím, elegantním a odlehčeným dojmem. Tři podlaží, tři obytná kř
Kdo se chce na ní přiživit?
nasehvezdy.cz
Kdo se chce na ní přiživit?
Má to těžké, problémy s manželem a teď ještě zprávy, že ji chce nahradit mladší blondýna. Dáda Patrasová (67) však tvrdí, že o ničem neví. Nová Dáda! Tak zněla tisková zpráva, kterou nedávno rozesíla
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
epochalnisvet.cz
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
Historie velryb je jedním z největších záhad evoluce. Jak tito savci, kteří dýchají plícemi, přišli o nohy a vrátili se do moře? Na tuto otázku se pokusí odpovědět dokument Tajemné údolí velryb v Egyp
Co ve skutečnosti stojí za katastrofálními požáry v Kalifornii?
enigmaplus.cz
Co ve skutečnosti stojí za katastrofálními požáry v Kalifornii?
4. prosince 2017 zažehne jiskra poblíž města Santa Paula v Kalifornii požár, který tu svým rozsahem nemá obdoby. Trvá až do 12. ledna 2018, bojuje s ním 8500 hasičů. Zničí 280 000 akrů půdy a domo
Plánujete altán?
panidomu.cz
Plánujete altán?
Počasí brzy začne lákat k posezení na zahradě. Chcete být pěkně pod střechou a přitom na čerstvém vzduchu, i když prší? Nebo si udělat posezení i s místem na vaření? To všechno vám může altán poskytnout. Jen si musíte promyslet několik věcí, bez kterých se při stavbě určitě neobejdete. Kde bude? Místo pro budoucí altán
Ztráta velkého přátelství
skutecnepribehy.cz
Ztráta velkého přátelství
Byly jsme velké kamarádky už od první třídy. Bohužel pak se stalo něco, co nás rozdělilo. Mohu za to já. Chtěla bych to napravit. Ale jak? S Hankou jsme se poznaly na základní škole, když se přistěhovala v polovině roku. Třída měla už své skupinky kamarádů a ona byla osamělá. Bylo mi to líto a nějak víc jsem se
Masové koule s pikantní omáčkou
tisicereceptu.cz
Masové koule s pikantní omáčkou
Koule jednoduše napíchněte na párátko a servírujte s pálivou červenou omáčkou. Ingredience 500 g hovězího mletého masa 2 větší cibule 200 ml ostrého kečupu 4 stroužky česneku 2 nakládané kap
Legenda v novém kabátě: Prim Orlík 2024
iluxus.cz
Legenda v novém kabátě: Prim Orlík 2024
Rok 2024 se ponese v duchu hodinářských legend. Po vyprodané exkluzivní zlaté edici SPARTAK RESPEKT LE, přichází novoměstský výrobce hodinek s další novinkou. Ikonický PRIM ORLÍK se každé dva roky pře
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
21stoleti.cz
Kdy se velryby přesunuly do moře a ztratily nohy?
Historie velryb je jedním z největších záhad evoluce. Jak tito savci, kteří dýchají plícemi, přišli o nohy a vrátili se do moře? Na tuto otázku se pokusí odpovědět dokument Tajemné údolí velryb v Egyp
Skandální odhalení: Napsala Bachova slavná díla jeho manželka?
enigmaplus.cz
Skandální odhalení: Napsala Bachova slavná díla jeho manželka?
Německý hudební skladatel Johann Sebastian Bach prý nebyl až takový génius, jak se dodnes věří. Jeho proslulá díla za něj totiž údajně napsala jeho druhá žena Anna Magdalena! Přijdou vám podobná prohl
Kraj Vysočina: Hvězdné území hejkala a Karafiátových broučků
epochanacestach.cz
Kraj Vysočina: Hvězdné území hejkala a Karafiátových broučků
Zvlněné kopce Českomoravské vrchoviny okouzlují v každém ročním období malebnou přírodou, čistými studánkami a množstvím historicky významných míst. Města Třebíč, Telč a Žďár nad Sázavou se dokonce pyšní zápisem na Seznamu světového dědictví UNESCO. Není divu, že kopcovitá Vysočina už po staletí inspiruje skladatele, malíře i spisovatele k vytvoření jejich nejznámějších děl. Ať už to byla poetická