ليزر
الليزر (تضخيم الضوء بواسطة الإصدار المحفَّز) ينتج إشعاعاً مترابطاً أحادي اللون. مكوناته الرئيسية: وسط فعال (غاز، سائل، بلورة أو شبه موصل)، نظام ضخ لتزويد الطاقة، ومرنان بصري — مرآتان ينعكس الضوء بينهما مراراً. مبدأ العمل قائم على الإصدار المحفَّز: فوتون عابر «يدفع» ذرة مثارة لإصدار فوتون مطابق تماماً، مضاعفاً الإشعاع. مما يشكل سيلاً من الفوتونات المتطابقة يتقوى ليشكل شعاع الليزر.
التاريخ
رغم أن أينشتاين وضع الأساس النظري للإصدار المحفَّز عام 1917، فإن أول جهاز يستخدم هذا المبدأ للميكروويف — الميزر — بُني على يد تشارلز تاونز ومجموعته عام 1954. وفي 1960 بنى ثيودور ميمان أول ليزر يصدر ضوءاً مرئياً باستخدام بلورة ياقوتية.
كيف يعمل
بداية، يُضخ الوسط الفعال لليزر (مثل بلورة أو غاز) بطاقة من مصدر خارجي. تنتقل الذرات إلى حالة مثارة، ثم «تتخلص» من الطاقة الزائدة بإصدار فوتونات. هذه الفوتونات الأولية تحفز ذرات مثارة أخرى لإصدار فوتونات مطابقة تماماً — هكذا يولد سيل من جسيمات الضوء المتطابقة. مرآتان متوازيتان تمرران الضوء عبر الوسط مراراً لتضخيمه، حتى يخرج جزء منه عبر إحدى المرآتين، ليشكل الشعاع الموجه.
💡 يطلق ليزر الفيمتوثانية ومضات لا تدوم سوى بضع كوادريليونات من الثانية (فيمتوثواني). مثل هذه النبضات فائقة القصر تسمح «بتصوير فيلم» لحركة الإلكترونات داخل الذرات والجزيئات.