Простейший лазер — это рубиновая трубка с параллельными зеркальными стенками по бокам и мощная лампа.

Когда американцы были на Луне, они оставили там огромный катафот. Если направить на него лазер, и поймать отраженный луч, то можно узнать точное расстояние до Луны. Как это выглядит, можно посмотреть в начале 23 эпизода 3 сезона сериала Теория Большого взрыва.

Атомы состоят из ядра и электронов. Электроны летают на разных орбитах, которые называют энергетическими уровнями.

Электрон можно перетащить с привычного энергетического уровня на более высокий, сообщив ему немного энергии. Но там электрон долго не просидит и легко перепрыгнет обратно, на свое привычное место. При этом он возвращает полученную энергию в виде фотона — частички света. На этом принципе так или иначе работают все типы лампочек.

Сбить с высокой орбиты электрон может и другой фотон. Если энергия фотона равна лишней энергии у электрона на высокой орбите, то выбивается точно такой же фотон, летящий в том же направлении и имеющий ту же самую энергию.

Вернемся к рубиновой трубке. Лампа мощными вспышками заряжает электроны в трубке, выводит их на высокий энергетический уровень. Они самопроизвольно начинают падать обратно на низкие орбиты и вырабатывать фотоны. Все они разлетаются в разные стороны.

Один из экстравагантных вариантов ракетного двигателя — лазерный. На космическом корабле установлен зеркальный парус, с земли на него направлен лазер. Луч отражается от паруса и толкает корабль вперед.

Для того, чтобы полученные фотоны шли в одну и ту же сторону, нужны зеркальные параллельные торцы трубки. Те фотоны, которые вылетели вдоль трубки многократно отражаются от стенок. На своем пути они сталкиваются с другими заряженными атомами и выбивают из них точно такие же фотоны, летящие в ту же сторону.

Количество фотонов, летящих параллельно и постоянно отражающихся от торцов трубки, растет лавинообразно. Зеркало на одном из торцов сделано так, что оно частично пропускает свет: часть фотонов отражаются обратно, часть вылетает. Вылетевшие фотоны как раз и есть луч лазера.

Полученный пучок света очень узкий, точно направленный и длина волны у него постоянная. Это можно использовать для измерительных приборов, для передачи данных, в лазерных принтерах и оптических носителях: CD, DVD, BluRay.

Лазер может передавать большое количество энергии, поэтому им можно резать металлы, а при большом желании даже сосули.