Властивості лазерного випромінювання:

а) лазери можуть створювати пучки світла з кутом розходження близької 10 ^{- 4} рад;

б) світло лазера монохроматичне і когерентне;

в) лазери - це найпотужніші джерела світла. Нині створені лазери з імпуль­сами сві­тла тривалістю 10 ^-11 с і енергією в декілька десятків джоулів і, таким чином, мо­жна отримувати імпульс потужністю декілька мільярдів Вт.

Оскільки випромінювання лазера може бути сфокусоване на пло­щі 10 ^-10 м², то мо­жна дістати густину потоку енергії до 10 ²³ Вт/м².

Будову і принцип роботи газового гелій-неонового лазера. Основним його елементом є розрядна трубка, заповнена сумішшю газів гелію і неону. Парціа­ль­ний тиск гелію - 1 мм рт.ст., неону - 0,1 мм рт.ст.

Атоми неону є випромінюючими (робочими), атоми гелію - допоміжними, які необхідні для створення інверсійної заселеності атомів неону. На рис.2 схемати­чно зображені енергетичні рівні атомів гелію і неону. При електричному розряді в тру­бці збуджуються атоми гелію, які переходять у стан 2. Перший збуджений рівень гелію 2 збігається з енергетичним рівнем 3 атомів неону. Співударяючись з атомами неону, атоми гелію передають їм свою енергію і переходять у збуджений стан.

Рис.2.

Таким чином, у трубці створюється активне середовище, яке складається з атомів з ін­версійною заселеністю. Спонтанний перехід окремих атомів неону з рівня 3 на рі­вень 2 викликає появу окремих фотонів, які, взаємодіючи із збудженими атомами не­ону, викли­кають індуковане когерентне випромінювання.

Для збільшення потужності трубки її поміщають у дзеркальний резонатор. Відби-ваючись від дзеркал, потік фотонів багаторазово проходить вздовж вісі трубки, при цьому в процес індукованого випромінювання включається все більше число збу­джених атомів і інтенсивність індукованого випромінювання зростає.

Будова трубки показана на рис.3.

Рис.3.

Розрядна трубка з торців закрита плоско паралельними пластинками 4, вставле-ними під відповідним кутом до вісі трубки. Для створення електричного розряду в трубку введені два електроди 2 і 3. Резонатор складається з плоского 5 і вігнутого 6 дзе­ркал з багатошаровим діелектричним покриттям. Коефіцієнт відбивання цих дзеркал ста­новить 98-99 %.

Рис.4.

Для ви­мірювання довжини хвилі лазерного випромінювання використаємо власти­вість електромагнітних хвиль дифрагу­вати на дифракційній гратці. Дифракційна картина являє собою сукупність світлих і темних смуг, які чергуються між собою (рис.4), тобто мак­симуми і мінімуми освітленості, відпові­дно нульового (0), першого (І) і другого (II) порядків. Відомо, що положення головних мак­симумів визначається умо­вою:

де d - постійна ґратки, k - порядок максимуму, φ - кут дифракції відповідного порядку,

λ - довжина хвилі. Для визначення довжини хвилі, як видно з формули потрібно вимі-

ряти кут φ.

Як видно з малюнка, для максимуму порядку (k=1), для малих кутів з невеликою похиб­кою можна вважати:

підставляючи

або у загальному випа­дку

де k - відстань між нульовим і k -им максимумами.