Конструктивно светодиоды выполняются:

• В непрозрачных корпусах с линзой, обеспечивающей направленное излучение.

• В прозрачном пластмассовом корпусе, создающем рассеянное излучение.

• В бескорпусном варианте.

Применение:

Индикация, реле, датчики, пульты.

6 Лазеры

Существование лазера предсказал писатель Алексей Толстой в своем произведении «Гиперболоид инженера Гарина». Лазеры бывают: твердотельные, жидкостные, газовые (в зависимости от состояния рабочего вещества).

6.1 Принцип работы лазера

Для эффективного использования света желательно получить синхронное (одновременное) и синфазное (одинаковое по фазе) излучение атомов, т.е. так называемое когерентное излучение.

Пусть имеется цепочка возбужденных атомов. Атом считается возбужденным, если электрон в нем перешел со своей основной орбиты на более высокую за счет получения дополнительной энергии, например, за счет поглощения света (световой энергии), под влиянием температуры (тепловой энергии), при ударе в атом внешнего электрона (кинетической энергии) и т.д.

Пусть внешний фотон (т.е. порция световой энергии, называемая квантом) ударяется в крайний атом по направлению вдоль цепочки. Это вызовет излучение фотона из этого атома, т.е. возникнет уже два фотона. Один из них ударит в следующий атом и т.д. - имеем «принцип домино». В результате световой поток усиливается в огромное число раз. Теоретически коэффициент усиления может достигать гигантского значения – 10²⁰.

Причем, двигаться эта огромная армия фотонов, имеющих одинаковую энергию, будет в одном направлении, т.е. излучение будет когерентным!

Постоянное подведение к основному веществу дополнительной энергии (для возбуждения большого количества атомов и получения когерентного излучения) называется накачкой.

Рассмотренный примитивный вариант усилителя света получил название лазер – от начальных букв английского выражения, в переводе означающего «усиление света с помощью вынужденного излучения».

6.2 Особенности лазерного излучения

• Малая расходимость пучка.

С помощью собирающих линз и зеркал лазерные лучи можно сфокусировать в точку диаметром 0,5 мкМ (для видимого света). При этом угол расходимости будет равен 10^-7 радиан. Если такой луч послать на Луну, расстояние до которой составляет 384 000 км, то он высветит пятно диаметром всего 30 М.

• Высокая монохроматичность.

В идеале лазерное излучение имеет одну-единственную частоту и соответствующую ей одну-единственную длину волны. Реально лазерное излучение занимает очень узкую полосу частот, примерно 10^-3 Гц.

• Возможность регулирования длительности излучения.

Длительность излучения можно регулировать от сколь угодно длительных до сверхкоротких импульсных вспышек (например, 10^-15Сек). Импульсы света такой малой длительности имеют огромную мощность, поэтому вещества, освещенные таким лазером, нагреваются до очень высоких температур, а значит, очень часто возникает необходимость их охлаждения. Напряженность электрического поля в луче может достигать 10¹¹ В/см. Под действием такого сильного поля у многих веществ происходит ионизация атомов: они расщепляются на электроны и положительные ионы.