Fysiklokalet.dk
15. August 2020 - 12:40

 

Hvordan fungerer lyset fra en laser?


Hej Marie og Nicklas

Min mor bliver ved at fortælle mig, at jeg ikke må lege med min laser, da jeg kan blive blind af den. Så kom jeg til at tænke på; er en laser egentlig farlig, og mere specifikt; hvordan fungerer en laser?

Mvh

Bettina


Hej Bettina

Laseren er altid blevet beskrevet som et lidt farligt instrument, men hvad er det egentlig for et fænomen? Laseren kan ganske rigtigt være farlig, men kun hvis man kigger ind i strålen, der er en koncentreret stråle. En el-pære er eksempelvis ikke farlig at kigge ind i, da dens lys sendes ud i flere forskellige retninger og dermed ikke i en koncentreret stråle. Hele denne stråle kan man faktisk kun se, hvis luften omkring er fyldt med røg. Ellers vil det blot være en lille rød prik på en overflade.

Laseren er naturligvis også nyttig. Blandt andet kan det bruges som måleapparat, på flere forskellige måder. Eksempelvis kan man måle, om man er på rette vej, ved at lade laseren ramme et bestemt punkt. Flytter laseren sig væk fra punktet, er man på afveje! Det er også mange bekendt, at laseren også bruges i diverse supermarkeder, når priserne på varer skal scannes.

Laserlys og vand
Når laserlys bliver peget i retningen af vand, afbøjes det. Det sker ved overgangen fra luft til vand. Dette ses meget tydeligt, hvis vi tager et glaskar og fylder op ved vand, tilsætter en smule jernoxid, blæser røg ned i karret og lægger et låg på. Dette illustreres på billedet herunder


1.png

Laserlys danner mønstre
Du kan også bruge laserlyset til noget mere kreativt – danne mønstre eksempelvis. Du kan lade laserlyset gå gennem et glas vand tilsat 3-4 stykker sukkerknalder. Når laserlyset har passeret glasset, vil det danne fine mønstre på væggen. Dette mønster bliver ved med at skifte udseende, indtil alt sukkeret er opløst.

Sådan fungerer laseren
For at være mere specifik angående dit spørgsmål om, hvordan laseren fungerer, vil vi her gå i dybden med det.

Hvis du har tænkt over, hvordan laseren har fået sit navn kan vi lige slå det fast. Det er faktisk en sammen trækning af Light Amplification by Stimulated Emmision of Radiation. Sådan.

For at kunne forstå, hvordan en laser virker skal man først kende Niels Bohrs atommodel.
Niels Bohr opstillede i 1913 en atommodel.

 Atomet består af tre slags partikler:
- protoner, som er positivt elektrisk ladet.
- neutroner, som ikke har nogen ladning.
-elektroner, som kredser udenom kernen og som er negativt elektrisk ladede partikler.
Protonerne og neutronerne udgør tilsammen kernen i et atom.

Udover det fandt Niels Bohr også ud af, at elektronerne, kan kredse i nogle diskrete baner rundt om kernen. Så han opstillede nogle regler, om hvor mange elektroner der kan kredse i de forskellige baner.

2.png

1 bane: max 2 elektroner.

                             2 bane: max 8 elektroner.

3 bane: max 18 elektroner.

4 bane: max 32 elektroner.

 

Elektronerne i den inderste bane, indeholder mindst energi, så jo længere elektronerne kommer fra kernen jo mere energi indeholder de.

Hvis et elektron får tilført noget energi, har det mulighed for at kunne springe op i en højere bane. Hvis dette sker, går elektronen fra at være i grundstand til at være i en anslået tilstand.

Hvis en elektron springer fra en lav bane til en høj bane, vil der være plads til en ny elektron i den lave bane. Derfor kan en elektron fra en høj bane springe ned i en lav bane. Men idet elektronen spiringer mister den energi, og den energi udsendes så i form af en lille lyspakke (en foton).

Vi vil nu forklare hvordan en He-ne-laser virker.
inde i laseren sidder der et laserrør, som indeholder forskellige gasser. Og i dette tilfælde vil det være helium og neon. I laserrøret bliver atomerne anslået ved hjælp af højspænding.

3.png

Her ses et neon-atom. I bane 2 er der 7 eletroner, men det kan jo være 8. Den 8. elektron er sprunget ud i bane 3, det vil sige den er anslået.

Når den 8. elektron springer tilbage, udsender den energi i form af en lyspakke (foton), som vi opfanger som et lysglimt.

Og når den lyspakke så passerer forbi et nyt anslået neon-atom vil elektronen falde tilbage. Og den nye lyspakke vil have sammen farve og retning som den første. Og sådan forsætter de to lyspakker, og vi opnår stimuleret udsendelse af lys. Helium atomerne bliver også anslået, men de giver deres energi til neon-atomerne.

I laseren er det et spejl i hver ende. Spejlene gør at lyspakken reflekteres mange gange, hvilket gør at der skabes flere og flere lyspakker. Men det ene spejl reflektere ikke helt, det vil sige at noget af laserlyset kan komme igennem. Dog er det det lys man kan se.

Vi håber det var svar nok på jeres spørgsmål – ellers kan I altid læse lidt mere om laseren på nedestående link J

- Fysikforsøg, bestem laserlys bølgelængde fysiklokalet.dk/index.phtml?sek_id=15&con_id=24

Kærlig hilsen

Marie og Nicklas