Navyše v zjednodušenej forme môžeme povedať, že pri excitácii atómu sa niektoré elektróny presunú na dráhy, ktoré sú najvzdialenejšie od jadra, s vyššími energetickými hladinami. Štúdium fotónu si vyžaduje viac konceptov kvantovej fyziky, ktoré nie sú predmetom tejto stránky. Dá sa povedať, že ide o najmenšie množstvo svetla, to znamená, že svetlo možno chápať ako súbor elementárnych častíc nazývaných fotóny. Existuje matematický vzťah medzi zmenou energie a frekvenciou emitovaného svetelného fotónu.

Fenomén emisie fotónov excitovanými atómami je v praxi pomerne početný. Kov zahriaty nad určitú teplotu vyžaruje svetlo v dôsledku excitácie atómov teplom. Atómy fosforu na plátne kina sú excitované dopadajúcim elektrónovým lúčom, aby vyžarovali svetlo. Energetické hladiny sa menia podľa určitého štatistického rozloženia a atómy emitujú fotóny spôsobom, ktorý je nezávislý od ostatných. Preto sa tento typ žiarenia nazýva alebo nie je stimulovaný.

Fotóny generované spontánnou emisiou môžu nájsť atómy v podmienkach, ktoré majú byť stimulované, a tak vytvoriť reťazovú reakciu v procese. V skutočnosti to nie je také ľahké. V každom okamihu je počet excitovaných atómov v porovnaní s celkovým počtom veľmi malý a čas, počas ktorého zostávajú v excitovanom stave, je tiež veľmi krátky. Preto väčšina fotónov, ktoré sú spontánne emitované, nemôže nájsť atómy, ktoré by spôsobili stimulovanú emisiu.

Môžete si tiež myslieť, že k procesu prispieva vykurovanie, ale nie je to tak. Teplo zvyšuje priemernú energiu súboru, ale nezvyšuje podiel excitovaných atómov vzhľadom na novú energetickú hladinu. Obrázok 02 znázorňuje konštrukciu jedného z prvých typov. Rubínový kryštál v tvare barzo je vzrušený plynovou lampou. Kryštál má vlastnosť metastabilnej excitácie, a preto sa v obvode vyskytuje stimulovaná emisia. Na jednom konci je 100% reflexné zrkadlo a na druhom čiastočne reflexné zrkadlo.

Vzájomný odraz spôsobí, že sa fotóny pozdĺžne zarovnajú a cez čiastočný reflektor sa vyžaruje vysoko koncentrovaný a monochromatický lúč svetla. Na obr. 03 je znázornený základný princíp činnosti lasera s použitím zmesi kovu a neónu v pomere asi 5: nízky tlak. Vo forme rovnice možno proces opísať ako.

Kde táto posledná splátka je malý rozdiel v energii medzi nimi. Obrázok 01 tohto príkladu ukazuje príklad s 5 vrstvami. Podobne ako vyššie, konce majú zrkadlové a polozrkadlové povrchy. Dizajn dezénu vytvára tvar vŕtania nevhodný napríklad pre optické káble. Existujú aj iné, ktoré produkujú koncentrované lúče.

Prvky uvedené v tabuľke sú dopované v týchto kryštáloch. Hmota je združením atómov a keďže sú spojené na základe ich energie, hmota je formou energie. Podobne je elektromagnetické žiarenie ďalšou formou energie a vlnové dĺžky medzi 4 mm a 8 mm aktivujú zrak a vytvárajú pocit nazývaný svetlo. Tento pocit sa pohybuje od červenej po fialovú; vizuálne určenie vlnovej dĺžky podľa farby.

Medzi hmotou a elektromagnetickým žiarením môže dôjsť k vzájomnej interakcii, takže elektromagnetická vlna môže rozbiť pole, t.j. rozloženie atómového náboja. Táto interakcia je však funkciou pravdepodobnosti, že elektróny atómu sú v energetickom stave nad ich minimálnym stavom, keď sa atóm nazýva excitovaný atóm.

Pri interakcii energie dochádza k absorpcii energie elektrónom atómu, ktorý s nárastom energie prejde zo základného základného stavu do stavu vyššej energie. Tento mechanizmus je reverzibilný; teda, keď sa elektrón vráti do svojho základného stavu, vráti túto energiu vo forme emisie fotónov.

Štruktúra atómu v modeli navrhnutom Bohrom je totožná so štruktúrou slnečná sústava. Jadrom atómu bude Slnko a elektróny budú planéty, ktoré budú zaberať rôzne dráhy okolo jadra, podľa jeho energetickej úrovne a podľa pravdepodobnosti známej ako "Einsteinov koeficient".

Absorpcia žiarenia je integrálnou charakteristikou atómu, t.j. definuje jeho vlastnosť. Z tohto princípu vychádzajú niektoré komplexné analýzy chemickej analýzy materiálu. Keď sa na atóm aplikuje určitá energia, či už je to teplo, elektrický výboj, svetelné žiarenie, chemická reakcia alebo akákoľvek iná forma, jeho energetická hladina sa zvyšuje, a preto sa elektróny začnú otáčať po vonkajších dráhach. Tento proces sa nazýva excitácia, ktorá je základom pre činnosť lasera.

Energetický nárast spôsobený excitáciou sa nakoniec nejako uvoľní, pretože elektrón sa vždy snaží vrátiť na svoju pôvodnú energetickú hladinu. Toto uvoľnenie energie môže pochádzať zo zrážok s inými elektrónmi alebo dokonca atómami, alebo dokonca z emisie fotónov.

Barová konštanta je hodnota, ktorá, vynásobená frekvenciou vlny, dáva hodnotu energie obsiahnutej v každom energetickom balíku vlny. Spontánna emisia nastáva, keď sa elektróny po uvoľnení fotónu vrátia na nižšie energetické hladiny. Fotón má veľa skôr absorpcia nízkoenergetickým elektrónom, ktorá charakterizuje spontánnu emisiu. Tento proces je veľmi podobný rozpadu rádioizotopov, no v oveľa kratšom čase.

Stimulovaná emisia je názov pre emisiu fotónov vytvorenú za určitých podmienok. Stimulovaná emisia nastáva, keď excitovaný atóm dostane pôsobenie fotónu, čo môže byť spôsobené spontánnou emisiou a ktoré spôsobí emisiu iného. Uvedomuje sa teda, že jeden fotón môže stimulovať emisiu viac ako jedného, ​​čím sa charakterizuje skutočný zisk. Na to je však potrebné mať viac excitovaných ako nevybudených elektrónov.

Za normálnych podmienok je populácia alebo percento elektrónov nepriamo úmerné množstvu energie; čím nižšia je energia, tým väčší je počet elektrónov na danej energetickej úrovni. Populačná inverzia existuje, keď je počet elektrónov v oblasti s nízkou energiou väčší ako v oblasti s vyššou energiou. Aby došlo k stimulovanej emisii, je potrebná inverzia populácie.

V tomto stave má fotón vysokú pravdepodobnosť pohltenia vysokoenergetickými elektrónmi, ktoré uvoľnia ďalšie fotóny. Žiarenie vo forme fotónov je však emitované dezorientovane a polychromaticky, to znamená bez zvlášť privilegovaných smerov a bez lúča so špecifickou vlnovou dĺžkou.

Pre optimálne využitie žiarenia je potrebné určiť vlnovú dĺžku a smer šírenia lúča. V princípe ide o celý pracovný okruh lasera, t.j. zariadenie s podmienkami na vytváranie stimulovanej emisie fotónov a metódy na priamy a kalibrovaný lúč generovaných fotónov.

Jednoduchý laserový stroj s pevným telom je ako kryštál zabalený v bleskovej žiarovke, s metalizovanými planparalelnými koncami, jedným reflexným povrchom a jedným čiastočne priehľadným. Potom sa vytvorí optický rezonátor. Ak rubínový kryštál dostane energiu vo forme elektromagnetického žiarenia, elektróny zaberú viac vysoký stupeň energie; Po prerušení stimulu budú elektróny obsadzovať metastabilnú energetickú hladinu, to znamená strednú úroveň stability.

Potom generácia laserový lúč postupuje z tejto energetickej úrovne na základnú úroveň, pričom uvoľňuje koherentné svetlo. Takto vyžarovaný svetelný lúč je sústredený na veľmi malom povrchu len jednou šošovkou a slúži ako zdroj energie.

Rubínový laser má výťažnosť asi 0,1%. Ich výťažnosť sa pohybuje od 0,2 % do 3 %. Optický rezonátor je v tomto prípade tvorený plynovou výbojkou, ktorou prechádza laserový plyn, tu zmes oxidu uhličitého, molekulárneho dusíka a hélia. V tomto zmes plynov pôsobí trvalé napätie rádovo v desiatkach kV.

Plynový laser má prevádzkový tlak asi 100 milibarov. Kompaktná štrukturálna rezonátorová trubica sa skladá z niekoľkých častí, takže môžete získať veľká sila. Rubínový laser je laser s vlnovou dĺžkou 694 nm, ktorý môže mať krátky alebo dlhší pulz. Tento názov dostal preto, že matrica, ktorá generuje laser, je skutočne rubín. Tento laser má vysokú afinitu k kožným pigmentom a dnes sa veľmi používa na odstraňovanie tetovania. Rubínový laser produkuje vo veľmi krátkom čase červené svetlo s množstvom energie, ktoré je absorbované iba melanínom alebo tetovacím pigmentom.