Laser adalah satu lagi ciptaan utama manusia sejak abad ke-20, berikutan tenaga nuklear, komputer, dan semikonduktor. Ia dikenali sebagai "pisau terpantas," "pembaris paling tepat," dan "cahaya paling terang." Pada 16 Mei 1960, ahli fizik Amerika Theodore Maiman mencipta laser pertama di dunia. Buat pertama kalinya, manusia mempunyai akses kepada sumber cahaya yang ajaib dengan monokromatik yang sangat baik, kolimasi tinggi dan ketumpatan tenaga yang tinggi. Sejak penciptaan laser pertama pada tahun 1960, laser telah digunakan secara meluas dalam komunikasi, perubatan, pengeluaran perindustrian, senjata ketenteraan dan bidang lain, menjadi teknologi bersilang-umum disiplin-yang mempunyai kesan yang besar terhadap penyelidikan dalam banyak bidang dan telah menggalakkan peningkatan kecekapan pengeluaran sosial. Jadi, apakah sebenarnya laser? Dan bagaimana ia dihasilkan?
Laser ialah akronim untuk "Penguatan Cahaya oleh Pembebasan Terstimulasi Sinaran," bermaksud penguatan cahaya yang disebabkan oleh pelepasan sinaran yang dirangsang. Apabila teknologi ini diperkenalkan ke China pada tahun 1964, Encik Qian Xuesen mencipta nama ini untuknya. Dalam penggunaan popular, ia juga mempunyai nama transliterasi yang agak mengagumkan, "leishe." Sebelum memahami laser, mari kita lihat dahulu apa itu cahaya.
Cahaya dihasilkan oleh foton. Pada tahun 1905, Albert Einstein mula-mula memperkenalkan konsep foton dalam kertas kerjanya mengenai kesan fotoelektrik. Foton adalah salah satu zarah asas yang membentuk jirim. Foton sangat kecil dan tidak mempunyai jisim apabila berehat. Menurut prinsip mekanik kuantum, apabila elektron jatuh dari kulit luar-tenaga yang lebih tinggi ke kulit dalam-tenaga yang lebih rendah, nukleus atom yang sepadan membebaskan foton, dengan itu menghasilkan cahaya. Semakin banyak bilangan petala yang dilalui elektron, semakin besar tenaga foton. Proses ini boleh diterbalikkan; apabila foton berlaku, nukleus atom menyerap foton, dan elektron, setelah mendapat tenaga, bergerak dari kulit dalam-tenaga yang lebih rendah ke kulit luar yang lebih tinggi-tenaga.
Ciri-ciri laser ialah semua fotonnya bergerak bersama-sama dengan panjang gelombang dan fasa yang sama. Dalam sistem atom, elektron pada dasarnya bergerak dalam lapisan. Apabila atom dipengaruhi oleh persekitaran luarannya, dan-elektron tenaga tinggi beralih ke tahap tenaga yang lebih rendah, terdapat dua fenomena: "pelepasan spontan" dan "pelepasan rangsangan." Laser dihasilkan melalui pelepasan yang dirangsang. Ringkasnya, laser ialah "sinaran cahaya" yang dipancarkan apabila atom sesuatu bahan "teruja" oleh "sumber pengepaman" tertentu.
Laser ialah peranti yang menjana cahaya laser, terutamanya terdiri daripada sumber pam, medium perolehan, dan rongga resonan. Sumber pam ialah sumber pengujaan laser, membekalkan tenaga kepada-elektron tenaga rendah untuk mengujakannya ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Sumber pam biasa termasuk pengujaan optik, pengujaan nyahcas gas, pengujaan kimia dan pengujaan tenaga nuklear. Rongga resonans ialah litar antara sumber pam dan medium perolehan, biasanya terdiri daripada dua cermin dengan bentuk geometri tertentu dan ciri pantulan optik digabungkan dengan cara tertentu. Ini membolehkan cahaya teruja untuk bergerak berulang-alik beberapa kali dalam rongga, membentuk ayunan yang koheren dan mampan yang diperkuatkan, dan juga mengehadkan kekerapan dan arah pancaran cahaya. Media keuntungan merujuk kepada medium kerja yang menguatkan cahaya.
Sejak Einstein mencadangkan pelepasan rangsangan pada tahun 1917, saintis menghabiskan 43 tahun penerokaan tanpa henti sebelum akhirnya mencipta laser pertama di dunia pada tahun 1960. Saintis Maiman, dari Hughes Research Laboratories di California, menggunakan-lampu kilat berintensiti tinggi untuk menerangi delima, memancarkan atom cahaya merah ruby . Dengan menggerudi lubang pada permukaan delima, yang disalut dengan cermin pemantul, cahaya merah boleh keluar melalui lubang ini, menghasilkan pancaran cahaya merah yang sangat pekat dan sempit. Apabila rasuk ini diarahkan pada satu titik, ia boleh mencapai suhu yang lebih tinggi daripada permukaan matahari. Oleh itu, laser pertama di dunia-laser ruby-dilahirkan, dengan panjang gelombang 0.6943 mikrometer. Ini adalah pancaran laser pertama yang pernah dihasilkan oleh manusia.
