Laser (licht)
Een laser is een lichtbron die in staat is een smalle coherente bundel licht voort te brengen. Het licht van een laser is daardoor praktisch monochromatisch, in tegenstelling met de meeste lichtbronnen, die in allerlei richtingen licht uitzenden in een breed spectrum van golflengtes en fasen.
Het woord laser is een afkorting van Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling.
Inhoud |
[bewerk] Principe
Het principe van de laser berust op de eigenschap van atomen met aangeslagen elektronen, die in een energierijkere baan zitten dan normaal, om bij terugval naar de lagere baan een foton uit te zenden. Treft dit foton een elektron in een ander atoom in dezelfde aangeslagen toestand, dan zal ook dit elektron terugvallen, onder uitzending van een foton dat dan 'in de pas loopt' met het eerste. Treft het echter een elektron in de lagere baan, dan kan dit het foton ook absorberen en een elektron in de energierijkere baan zetten.
Kan men dus een verzameling atomen krijgen waarin het merendeel van de elektronen in de hoge-energietoestand is, (populatie-inversie) dan is het mogelijk om die elektronen collectief te laten terugvallen naar de grondtoestand onder het uitzenden van een sterke lichtpuls, die bovendien, doordat de fotonen in fase zijn, allemaal in de pas lopen en daarnaast nog eens allemaal dezelfde golflengte hebben (monochromatisch), namelijk overeenkomend met het energieverschil tussen de elektronenbanen. Om de ontlading op te wekken laat men het licht heen en weer kaatsen in een trilholte tussen twee exact parallelle spiegels die een heel aantal golflengten uit elkaar staan. De populatie-inversie wordt opgewekt door van buiten af energie in het stelsel te pompen, bijvoorbeeld door het met een andere kleur licht te bestralen, door er stroom doorheen te laten lopen of door een chemische reactie. Het resultaat is een sterke coherente bundel licht die uit de trilholte kan ontsnappen door een van de spiegels gedeeltelijk doorlatend te maken.
[bewerk] Ontstaan
De eerste lasers werden gemaakt in 1960 (Theodore H. Maiman), hoewel Einstein al veel eerder de theoretische basis ervoor had gelegd toen hij in 1917 zijn ontdekking van de gestimuleerde emissie van fotonen publiceerde.
[bewerk] Laser types
[bewerk] Gaslaser
- helium-neon laser
- koolstofdioxidelaser
[bewerk] Kleurstoflaser
[bewerk] Solid-state laser
- YAG-laser
- Er:YAG-laser
- Ho:YAG-laser
- Nd:YAG-laser
- Robijnlaser
[bewerk] Diode laser
[bewerk] Vrije-Elektronen-Laser
- Vrije-Elektronen-Laser
Nieuwe typen lasers spelen een belangrijke rol bij de ontwikkeling van nieuwe methoden van onderzoek en nieuwe technische toepassingen. De kleinste lasers (niet groter dan een zoutkorrel) kunnen de bouwstenen worden van optische computers die werken met de snelheid van het licht. Lasers met ultrakorte laserpulsen kunnen ingezet worden bij het onderzoeken (en in de toekomst ook heel precies beïnvloeden) van zeer snel verlopende (bio-)chemische processen. Lasers met een ultrahoog vermogen kunnen ingezet worden bij het bewerkstellingen van thermonucleaire fusie.
[bewerk] Hoe gevaarlijk zijn lasers?
Laserlicht is dus wel gewoon licht maar het is een zeer strakke, zich weinig verspreidende bundel van maar één kleur, en het kan heel erg fel zijn. (Het licht heet monochromatisch en coherent) Licht- of warmtegevoelige voorwerpen of organen kunnen uit dit licht zoveel energie absorberen dat ze beschadigd worden. Kijk niet in een laser! Het netvlies kan bij sterkere lasers makkelijk beschadigd worden. Dit geldt ook voor infraroodlasers, waarvan het licht niet eens wordt waargenomen en die dus extra gevaarlijk zijn. Aanwijslasers gebruikt in het onderwijs, in waterpassen en waterpasinstrumenten, streepjescodelezers in kassa's en telescoopvizieren hebben een zo gering vermogen dat ze veilig zijn ook bij in de straal kijken. Ze moeten hiervoor aan een officiële veiligheidsnorm voldoen. Aan het andere uiteinde van het vermogensbereik zijn er ook lasers met zeer grote energieafgifte, die deze energie soms ook nog in zeer korte impulsen kunnen afgeven, in milli- micro- en soms zelfs nanoseconden. Zulke lasers kunnen worden gebruikt om materialen te snijden, gaten te boren of materiaal van een oppervlak te laten verdampen.
[bewerk] Toepassingen
Zie: Toepassingen van lasertechniek
Categorieën: Optica | Straling | Laser
