Laser

Laservaloksi sanotaan sähkömagneettista säteilyä, jolla on yksi tietty aallonpituus ja jonka säteilyn muodostavat fotonit ovat samassa vaiheessa. Laservalo etenee sädemäisesti yhdessä tietyssä suunnassa. Laserin nimi tulee sanoista Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.


Lasersädettä käytetään apuna, kun tutkitaan ilmakehän väreilyä. Näin saadaan kaukoputken peilien muotoa muutettua olosuhteisiin sopivaksi, jolloin kuva terävöityy.

Laservalon tuottaminen aloitetaan virittämällä aineen elektroneja. Virittäminen tapahtuu syöttämällä aineeseen energiaa valon tai sähkövirran muodossa. Laservaloa syntyy, kun virittyneet atomit purkaantuvat perustilaan. Viritystila purkaantuu sopivaenergiaisen fotonin kulkiessa virittyneen atomin läheltä. Fotonin energian tulee vastata viritystilan ja perustilan välistä energiaeroa. Fotoni purkaa viritystilan, jolloin syntyy toinen fotoni, joilla on sama energia kuin ohi kulkeneella fotonilla. Muodostunut valo on monokromaattista (sama aallonpituus) ja koherenttia (sama vaihe - aaltoina tarkasteltuna fotonit siis vahvistavat toisiaan). Ilmiötä kutsutaan stimuloiduksi emissioksi erotuksena spontaanista emissiosta, jossa viritystila purkaantuu itsestään (kuten aikaisemmissa ilmiöissä on tapahtunut).

Laserissa viritettävä aine sijaitsee putkessa, jonka päissä on peilit. Toinen peileistä on osittain läpäisevä ja päästää ulos noin 1 % - 2 % fotoneista. Ulos päässeet fotonit muodostavat havaittavan lasersäteen. Fotonit kulkevat putkessa edestakaisin purkaen viritystiloja ja vapauttaen uusia samanlaisia fotoneja, kunnes jollain kerralla pääsevät osin läpäisevästä peilistä ulos. Laserin ollessa päällä syntyy tasapainotila, jossa ulos pääsee fotoneja tietyssä ajassa yhtä paljon kuin käytetty sähkövirta synnyttää uusia viritystiloja purettavaksi.

Lasersäteessä pieneen alueeseen osuu paljon energiaa jo pienitehoisimmissakin lasereissa. Kaikkia lasereita on käytettävä huolellisesti. Silmä on herkkä elin ja heikkotehoisenkin lasersäteen osuminen silmään voi aiheuttaa vamman.

Video: Laserin toimintaperiaate (La Physique Autrement)

Laseria käytetään monissa sovelluksissa. Sitä voidaan hyödyntää suunnan ja etäisyyden määrittämisessä, ilmanvirtausten kartoittamisessa (kaukoputket kartoittavat ilmakehän virtauksia), tietojen lukemisessa (esimerkiksi viivakoodien lukija) ja tiedonsiirrossa (optiset kuidut), lääketieteessä eri yhteyksissä tai leikkurina teollisuudessa.