เลเซอร์ เทคโนโลยีเลเซอร์ มีบทบาทสำคัญในภาพยนตร์ และหนังสือนิยายวิทยาศาสตร์ ไม่ต้องสงสัยเลยว่า ต้องขอบคุณเรื่องราวเหล่านี้ ที่ทำให้ตอนนี้เราเชื่อมโยงเลเซอร์กับสงครามแห่งอนาคต และยานอวกาศ ที่โฉบเฉี่ยว แต่เลเซอร์ก็มีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเราเช่นกัน ความจริงก็คือพวกเขาปรากฏตัวในผลิตภัณฑ์ และเทคโนโลยีที่น่าทึ่งมากมาย
คุณจะพบได้ในทุกอย่างตั้งแต่เครื่องเล่นซีดีไปจนถึงดอกสว่าน เครื่องตัดโลหะความเร็วสูง ไปจนถึงระบบการวัด การลบรอยสัก การปลูกผม การผ่าตัดตาทั้งหมดนี้ใช้เลเซอร์ แต่เลเซอร์คืออะไร อะไรทำให้ลำแสงเลเซอร์แตกต่างจากลำแสงของไฟฉาย อะไรทำให้แสงเลเซอร์แตกต่างจากแสงชนิดอื่น เลเซอร์จำแนกอย่างไร
ในบทความนี้ คุณจะได้เรียนรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับเลเซอร์ประเภทต่างๆ ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และการใช้งานที่เรานำมาใช้ แต่ก่อนอื่น เรามาเริ่มกันที่พื้นฐานของเทคโนโลยีเลเซอร์ พื้นฐานของอะตอม มีเพียงประมาณ 100 ชนิดที่แตกต่างกันของอะตอมในจักรวาลทั้งหมด ทุกสิ่งที่เราเห็นประกอบด้วยอะตอม 100 อะตอมนี้โดยไม่จำกัดจำนวน
วิธีการจัดเรียงอะตอม และยึดเกาะกันจะเป็นตัวกำหนดว่าอะตอมประกอบกันเป็นแก้วน้ำ เศษโลหะ หรือฟองที่ออกมาจากกระป๋องโซดาของคุณ อะตอมมีการเคลื่อนไหวตลอดเวลา พวกมันสั่นสะเทือน เคลื่อนที่ และหมุนอย่างต่อเนื่อง แม้แต่อะตอมที่ประกอบเป็นเก้าอี้ที่เรานั่ง ก็ยังเคลื่อนที่ไปรอบๆ ของแข็งเคลื่อนไหวได้จริง อะตอมสามารถอยู่ในสถานะ การกระตุ้นที่แตกต่างกัน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง พวกมันสามารถมีพลังงานต่างกันได้ ถ้าเราใช้พลังงานจำนวนมากกับอะตอม มันสามารถออกจากสิ่งที่เรียกว่าระดับพลังงานสถานะพื้น และไปสู่ระดับที่ตื่นเต้นได้ ระดับของการกระตุ้นขึ้นอยู่กับปริมาณของพลังงานที่ใช้กับอะตอมผ่านทางความร้อนของแสงหรือไฟฟ้า อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียส โปรตอน และนิวตรอน และเมฆอิเล็กตรอน การนึกถึงอิเล็กตรอนในเมฆก้อนนี้ ที่หมุนรอบนิวเคลียสในวงโคจรต่างๆ กัน จะเป็นประโยชน์
แม้ว่ามุมมองที่ทันสมัยกว่าของอะตอม จะไม่แสดงถึงวงโคจรที่แยกจากกันของอิเล็กตรอน แต่การคิดว่าวงโคจรเหล่านี้ เป็นระดับพลังงานที่แตกต่างกันของอะตอม อาจมีประโยชน์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากเราใช้ความร้อนกับอะตอม เราอาจคาดว่าอิเล็กตรอนบางตัว ในออร์บิทัลพลังงานต่ำ จะเปลี่ยนเป็นออร์บิทัลพลังงานสูง ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสออกไป
นี่เป็นมุมมองที่เรียบง่ายมากของสิ่งต่างๆ แต่จริงๆ แล้วสะท้อนถึงแนวคิดหลัก ของวิธีการทำงานของอะตอมในแง่ของเลเซอร์ เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปยังวงโคจรที่มีพลังงานสูง ในที่สุดมันก็ต้องการกลับสู่สถานะพื้น เมื่อทำเช่นนั้น มันจะปล่อยพลังงานออกมาเป็นโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคของแสง คุณเห็นอะตอมปลดปล่อยพลังงานเป็นโฟตอนตลอดเวลา
ตัวอย่างเช่น เมื่อองค์ประกอบความร้อนในเครื่องปิ้งขนมปังเปลี่ยนเป็นสีแดงสด สีแดงนั้นเกิดจากอะตอมที่กระตุ้นด้วยความร้อน และปล่อยโฟตอนสีแดงออกมา เมื่อคุณเห็นภาพบนจอทีวีสิ่งที่คุณเห็น คืออะตอมของสารเรืองแสง ซึ่งถูกกระตุ้นด้วยอิเล็กตรอนความเร็วสูง เปล่งแสงสีต่างๆ สิ่งใดก็ตามที่ก่อให้เกิดแสง เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ ตะเกียงแก๊สหลอดไส้ เกิดจากการกระทำของอิเล็กตรอนที่เปลี่ยนวงโคจร และปล่อยโฟตอน
เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมวิธี ที่อะตอมปล่อยโฟตอนที่มีพลังงาน เลเซอร์ เป็นตัวย่อของการขยายแสง โดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี ซึ่งอธิบายถึงวิธีการทำงานของเลเซอร์อย่างรวบรัด แม้ว่าเลเซอร์จะมีหลายประเภท แต่ทั้งหมดก็มีคุณสมบัติที่สำคัญบางประการ ในเลเซอร์ตัวกลางที่ใช้ยิง จะถูกปั๊มเพื่อทำให้อะตอมเข้าสู่สถานะตื่นเต้น
โดยทั่วไป แสงวาบหรือการปล่อยไฟฟ้าที่รุนแรงมาก จะปั๊มตัวกลางในการยิง และสร้างชุดอะตอมจำนวนมากในสถานะกระตุ้น อะตอมที่มีอิเล็กตรอนพลังงานสูงกว่า จำเป็นต้องมีกลุ่มอะตอมจำนวนมากในสถานะตื่นเต้น เพื่อให้เลเซอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไปแล้ว อะตอมจะตื่นเต้นจนถึงระดับที่อยู่เหนือสถานะพื้นดิน 2 หรือ 3 ระดับ สิ่งนี้จะเพิ่มระดับของการผกผันของประชากร
การผกผันของประชากร คือจำนวนของอะตอมในสถานะตื่นเต้นกับจำนวนในสถานะพื้น เมื่อตัวกลางถูกสูบเข้าไป มันประกอบด้วยกลุ่มของอะตอมที่มีอิเล็กตรอนบางตัว อยู่ในระดับที่ตื่นเต้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้น มีพลังงานมากกว่าอิเล็กตรอนที่ผ่อนคลายมากกว่า เช่นเดียวกับที่อิเล็กตรอนดูดกลืนพลังงานจำนวนหนึ่ง จนไปถึงระดับที่ตื่นเต้นนี้ มันก็สามารถปลดปล่อยพลังงานนี้ได้เช่นกัน
อิเล็กตรอนสามารถคลายตัว และกำจัดพลังงานบางส่วนออกไปได้ พลังงานที่ปล่อยออกมานี้มาในรูปของโฟตอนพลังงานแสง โฟตอนที่ปล่อยออกมามีความยาวคลื่นสี ที่เฉพาะเจาะจงมาก ซึ่งขึ้นอยู่กับสถานะของพลังงานของอิเล็กตรอน เมื่อปล่อยโฟตอน อะตอมที่เหมือนกัน 2 อะตอม ที่มีอิเล็กตรอนในสถานะเดียวกัน จะปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นเท่ากัน
แสงเลเซอร์แตกต่างจากปกติมาก และมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ แสงที่ปล่อยออกมาเป็นแบบสีเดียว ประกอบด้วยแสงความยาวคลื่นเฉพาะหนึ่งสี ความยาวคลื่นของแสงถูกกำหนดโดยปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมา เมื่ออิเล็กตรอนตกลงสู่วงโคจรที่ต่ำกว่า แสงที่ปล่อยออกมามีความสอดคล้องกัน มันเป็นการจัดระเบียบ โฟตอนแต่ละตัวจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับโฟตอนอื่นๆ ซึ่งหมายความว่าโฟตอนทั้งหมดมีหน้าคลื่นที่เปิดตัวพร้อมเพรียงกัน
แสงมีทิศทางมาก แสงเลเซอร์มีลำแสงที่แน่นมาก มีความเข้ม และเข้มข้นมาก ในทางกลับกัน ไฟฉายจะปล่อยแสงออกมาหลายทิศทาง แสงจะอ่อน และฟุ้งกระจายมาก เพื่อให้คุณสมบัติทั้ง 3 นี้เกิดขึ้น ต้องใช้สิ่งที่เรียกว่าการปล่อยสารกระตุ้น สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในไฟฉายธรรมดาของคุณ ในไฟฉายอะตอมทั้งหมดจะปล่อยโฟตอนออกมาแบบสุ่ม ในการปล่อยสารกระตุ้น จะมีการจัดระเบียบการปล่อยโฟตอน
บทความที่น่าสนใจ : ยาสลบ ยาระงับความรู้สึกทำงานอย่างไรและพิจารณายาสลบประเภทต่างๆ
