De werking van een laserpen deel 1: wat is een laser?

Licht van een laser

Een laser is in principe een lichtbron die te zien is als een smalle bundel licht. Dit licht blijft gebundeld, omdat een laserstraal door middel van spiegels en prisma’s als dunne straal wordt uitgezonden. Daarnaast is het licht volledig monochromatisch, dit betekent dat het licht slechts één kleur is, zoals bijvoorbeeld een groene laserstraal. Dit in tegenstelling tot licht dat de mens gewend is, zoals daglicht of licht van een lamp. Dit bevat namelijk meerdere kleuren. Het licht dat door de lichtbron wordt uitgezonden wordt als eerst opgevangen in een bepaalde ruimte. Als voorbeeld kun je hierbij denken aan het omhulsel van een laserpen. Binnenin de pen wordt het licht versterkt voordat het weer uit de ruimte wordt uitgezonden.

Het woord ‘laser’ is eigenlijk een afkorting van het Engelse Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Vertaald naar het Nederlands staat de afkorting voor: lichtversterking door gestimuleerde uitzending van straling. Deze uitzending, of emissie, wordt spontaan gestimuleerd in het centrum van een laser. Een laser bestaat altijd uit een medium dat continu elektronen uitzendt en weer ontvangt. Een veelvoorkomend medium is een laserpen. De laserpen wordt gebruikt als medium waarin de elektronen actief zijn. Deze activiteit zorgt voor de lichtversterking die te zien is als laserstraal.

lichtdeeltjes

Het licht van een laser, dat dus onder andere kan worden voortgebracht door een laserpen, bestaat uit meerdere lichtdeeltjes. Wanneer de lichtdeeltjes bewegen, zorgen deze voor een trilling. De snelheid van deze trilling bepaalt de kleur licht die te zien is. Zo is een veelvoorkomende kleur de groene laser, omdat een groene laser van nature namelijk tien keer meer zichtbaar is dan een rode laser. Dit komt omdat het menselijk oog de groene kleur beter kan onderscheiden.

Hoe een laserstraal ontstaat

Om een laser te maken heb je een grote collectie atomen nodig die energie opwekken. Zodra één van de atomen met een foton in aanraking komt, worden de andere atomen ook gestimuleerd met energie. In plaats van alle energie te laten ontsnappen, kun je deze opvangen tussen, als het ware, twee spiegels.

Als al deze energie opgevangen wordt in één ruimte, zal deze ruimte vol zitten met energie die blijft weerkaatsen tegen de wanden. Deze energie veroorzaakt licht, dat dankzij de energie steeds meer licht zal produceren. Dit komt omdat fotonen altijd eensgezind willen zijn. In tegenstelling tot een opgegooid geldstuk, dat kop en munt kan vallen, is het voor fotonen ‘logischer’ om hetzelfde te zijn.

Dit zorgt voor een oneindig eensgezinde energie in een ruimte. Zodra er een opening wordt gemaakt in deze ruimte, zullen de lichtstralen als een coherente bundel naar buiten treden. Dit zal dan zichtbaar zijn als een laserstraal in een bepaalde kleur.