Laser

Lina leker med sina katter med en laserpekare. När hon sätter på den, visar sig en liten röd prick på väggen, och katterna försöker fånga den. Åh, nej! Den slutade fungera! Behöver jag byta glödlampa, som i en ficklampa? Nej, en laser har faktiskt ingen glödlampa, och en laser är helt olik en ficklampa.

När du tänder en ficklampa, sprider sig ljuset i form av en kon och bildar en stor cirkel på väggen. Ju längre bort från lampan ljuset träffar desto större blir cirkeln, och desto svagare blir ljuset. Om du sätter ett prisma mellan lampan och väggen, kommer ljuset delas upp i olika färger, som en regnbåge. Det beror på att ljuset består av elektromagnetiska vågor med olika våglängd, och de kan färdas i olika riktningar. I ljuset från en ficklampa är de här vågorna slumpmässiga och oordnade.

Lasrar är helt annorlunda! Ta Linas laserpekare, till exempel. Till skillnad från andra ljuskällor sprids inte ljuset ut så mycket och blir inte svagare med avståndet. Istället är laserljus en tät, smal stråle, som kan färdas långa sträckor. Laserstrålens vågor är parallella – man säger att strålen är kollimerad.

Ljuset från en laser har en enda färg. Linas laserstråle är röd. Ett prisma delar inte upp ljuset, eftersom alla ljusvågorna i en laser har samma våglängd – laserljus är monokromatiskt. De elektromagnetiska vågorna är också perfekt synkroniserade: topparna på alla vågor ligger i linje med varandra – laserljuset är koherent. Hur producerar lasrar ett sådant ljus?

En laser består oftast av ett rör som innehåller kristall, en vätska eller en gas. När man tillför elektricitet eller någon annan form av energi, påverkas atomerna i materialet. När de stimuleras av energin, växlar elektroner inuti atomerna mellan sitt grundtillstånd, med låg energi, och ett exciterat tillstånd med högre energi. Det får materialet att sända ut ljus. Det här ljuset har en enda färg, men det är inte en laserstråle än.

Först måste vågorna ordnas! För att det ska ske, sitter det speglar i ändarna av röret som lasern är gjord av. Speglarna reflekterar ljuset, så att det studsar fram och tillbaka. Det hjälper ljusvågorna att rada upp sig. Ljus är en form av energi, så när ljuset rör sig fram och tillbaka i röret stimulerar det fler atomer.

så att de producerar ännu mer ljus. Ljuset blir förstärkt, och vågorna synkroniseras. Den ena spegeln reflekterar inte allt ljus, utan släpper igenom en del av det. Ljuset som kommer ut genom den sidan är: monokromatiskt – med en enda färg, kollimerat – rakt och smalt, och koherent – med perfekt ordnade vågor. Det är en laserstråle!

Strålen koncentrerar mycket energi i en liten punkt på ytan som den träffar, vilket gör lasrar starka och precisa. Det gör laser användbart till många saker. Lasrar används inom medicin – vid kirurgi, eller för att försluta sår utan att behöva sy. Laser gör det möjligt att skära komplicerade former i trä eller metall vid tillverkning. Tack vare laser kan vi mäta avstånd med stor noggrannhet, även till föremål långt borta, som månen!

Lasrar har många användningsområden i vardagen också: de används i DVD-spelare, och för att skanna streckkoder i affären. Och så kan de underhålla Linas katter! Jag antar att jag måste skaffa en ny...