Lasery opracowała: Marta Ilczuk Kl. II lo co to jest Laser?



Pobieranie 18,05 Kb.
Data17.11.2017
Rozmiar18,05 Kb.

LASERY

Opracowała:

Marta Ilczuk

Kl. II LO

Co to jest Laser?

Urządzenie będące źródłem promieniowania elektromagnetycznego z zakresu od podczerwieni do nadfioletu (obecnie nawet do częstotliwości promieniowania X). światło emitowane przez laser jest spójne - rozchodzi się wiązką o kącie promieniowania do kilku minut kątowych i prawie idealnie monochromatyczne - długości fal mogą zawierać się w bardzo wąskim zakresie wartości (nawet do kilkunastu kHz). Atomy ośrodka czynnego lasera wzbudzane są tak, aby elektrony przechodziły na wyższe poziomy energetyczne, zewnętrzna stymulacja powoduje, że przy powrocie na niższy poziom emitują energię w postaci fotonów, których strumień odbijając się pomiędzy przeciwległymi zwierciadłami rezonatora powiększa się, wymuszając promieniowanie innych atomów i po przekroczeniu pewnej wartości krytycznej jest emitowany na zewnątrz (emisja wymuszona). Kolor (częstotliwość) promieniowania zależy od rodzaju ośrodka czynnego, który określa rodzaj laser. Promieniowanie lasera może mieć charakter impulsowy lub ciągły. Podstawy teoretyczne wymuszonej emisji lasera opisał A. Einstein w 1917. Pierwszy laser (z prętem rubinowym) skonstruował amerykański fizyk T. Maiman w 1960. Rok później, inny Amerykanin A. Javan zbudował laser gazowy, helowo-neonowy. Obecnie wyróżniamy:



  • lasery krystaliczne (promieniowanie impulsowe), najczęściej rubinowe, pozwalające na uzyskanie największych mocy (w impulsie rzędu GW, przy czasie trwania rzędu ns), w których pompowanie optyczne odbywa się dzięki np. ksenonowej lampie błyskowej;

  • lasery gazowe (ciągłe lub impulsowe), w których ośrodkiem czynnym jest czysty gaz (np. argon, azot), mieszanina gazów (np. He-Ne), molekuły ditlenku węgla lub pary metali zamknięte w szklanej rurce ze zwierciadłami na końcach, lasery te pompowane są m.in. promieniami ultrafioletowymi lub strumieniem elektronów;

  • lasery barwnikowe (impulsowe lub ciągłe), w których ośrodkiem czynnym są związki organiczne (np. fluoresceina lub rodamina), a które pompowane są błyskami światła (impulsowe) lub promieniowaniem lasera gazowego (ciągłe);

  • lasery półprzewodnikowe (ciągłe), w których ośrodkiem czynnym jest np. monokryształ arsenku galu ze złączem np. lasery te pompowane są poprzez doprowadzenie ładunków (prądu) do złącza.

Rozliczne zastosowania lasera zawdzięczają im tylko właściwej, wyjątkowej koncentracji energii w bardzo skupionej wiązce spójnego promieniowania. W przemyśle wiązka lasera wykorzystywana jest do cięcia najtwardszych nawet materiałów (stalową blachę o grubości kilku cm można ciąć z prędkością l m/min.), ale także np. tkanin w zakładach odzieżowych, szybkiego i precyzyjnego spawania (np. blach karoseryjnych), wykonywania bardzo precyzyjnych otworów o mikroskopijnych wymiarach, np. przy wytwarzaniu sitek zwanych filierami, wykorzystywanych przy produkcji włókien syntetycznych, różnorakich dysz (choćby w zapalniczkach gazowych), precyzyjnej obróbce niewielkich elementów w mikromechanice czy przemyśle zegarmistrzowskim. Możliwość precyzyjnego sterowania energią wiązki lasera i jej przemieszczaniem umożliwia wykorzystywanie jej do precyzyjnej i selektywnej obróbki cieplnej, np. powierzchniowego hartowania części maszyn.

W elektronice wykorzystanie lasera pozwoliło na skokowy wzrost jakości w produkcji elementów dyskretnych (np. rezystorów, tranzystorów) i było warunkiem koniecznym przy produkcji układów scalonych; zwiększanie częstotliwości promieniowania lasera umożliwiło produkcję układów scalonych o coraz większym stopniu scalenia (dzięki mniejszej szerokości ścieżki masek). Ogromne energie impulsowych laserów wykorzystywane są do syntezy nowych materiałów i w próbach nad kontrolowaną reakcją termojądrową - nadzieją energetyki. Skupienie wiązki promieniowania lasera wykorzystywane jest do wyznaczania kierunku, linii prostych i sterowania maszynami przy budowie autostrad, pasów startowych lotnisk, wysokich konstrukcji budynków, do pomiarów w geodezji i meteorologii, a także w badaniach i pomiarach ruchów tektonicznych skorupy ziemskiej. Odparowywanie mikroskopijnych ilości materiału próbki za pomocą kontrolowanej wiązki lasera wykorzystuje się w nie niszczących badaniach składu chemicznego materiałów w analizatorach spektralnych. W telekomunikacji źródła światła i światłowody zastąpiły sygnały elektryczne i przewody miedziane, co uratowało świat przed blokadą informacyjną lub wyczerpaniem się zasobów miedzi oraz znacznie zmniejszyło koszty okablowania sieci telekomunikacyjnych. Wysoka częstotliwość światła pozwala na stosowanie znacznie większej liczby kanałów telewizyjnych, np. 1000 razy więcej niż przez łącze mikrofalowe. Zastąpienie przewodów miedzianych światłowodami w kablach telefonicznych nie tylko pozwoliło na utworzenie większej liczby kanałów sygnałów cyfrowych, ale także zwiększyło jakość i niezawodność transmisji. W sprzęcie elektronicznym lasery półprzewodnikowe wykorzystuje się m.in. do zapisu i odczytywania dźwięku i obrazu w technologiach CD-Audio, Laser Disk i DVD, a w informatyce danych komputerowych - CD-ROM i DVD. W sprzęcie audiowizualnym wykorzystuje się światłowody do połączeń pomiędzy cyfrowymi elementami zestawu, np. z odtwarzacza płyt kompaktowych do przetwornika cyfrowo-analogowego, rejestratora na MiniDiskach, magnetofonu cyfrowego DAT lub DCC albo wzmacniacza z cyfrowymi układami wejściowymi. Laser - skanery wbudowane do pilotów zdalnego sterowania magnetowidem ułatwiają ich programowanie przy wykorzystaniu kodów paskowych. Laserowe czytniki kodów paskowych (ręczne lub automatyczne) znajdują szerokie zastosowanie w handlu w kasach sklepowych. Osobną grupą urządzeń, których powstanie możliwe było dzięki wykorzystaniu lasera są laserowe drukarki komputerowe i kopiarki, wykorzystywane m.in. w fotografii. Wykorzystanie lasera do rejestracji obiektów trójwymiarowych na tzw. hologramach pozwala na odtwarzanie ich w pełni trójwymiarowych obrazów dzięki zjawiskom dyfrakcji i interferencji pomiędzy zarejestrowaną falą świetlną odbitą od przedmiotu a falą wzorcową z laserowego śródła. Rozwój technologii i zastosowań - holografii może doprowadzić do trójwymiarowego filmu i telewizji. W medycynie zastosowanie laserowego promienia jako skalpela pozwala na bezkrwawe operacje (przecinane naczynia krwionośne są równocześnie przypalane), w okulistyce lasery umożliwiają m.in. operacyjne leczenie odklejonej siatkówki oka. Lasery znajdują zastosowanie w badaniach zanieczyszczenia powietrza, w rolnictwie, w meteorologii, w technologiach chemicznych (sterowanie przebiegiem reakcji chemicznych), w wojsku, w kryminalistyce (wykrywanie śladów daktyloskopijnych, analiza substancji). Ogromne możliwości niesie ze sobą stosowanie lasera w badaniach naukowych, np. w badaniach materiałów, w fizyce cząstek elementarnych i ciała stałego. Wynalazek lasera przyczynił się także do powstawania wielu nowych dyscyplin naukowych, takich jak elektronika kwantowa czy optyka nieliniowa.

TEMAT: Sposób działania lasera.

Przyrządy:

Przebieg doświadczenia:

Wkładamy czerwony balon do białego balonu. Oba razem pompujemy. Naświetlamy dwa napompowane balony laserem zielonym



Obserwacje:

Pęka balon czerwony, biały pozostaje cały.



Wnioski:

Balon składa się z dwóch balonów - białego i czerwonego. Światło lasera nie grzeje balonu białego lecz wewnętrzny balon czerwony. Po pewnym czasie balon wewnętrzny pęka gdyż absorbował energię. Balon biały pozostaje nietknięty. Dzięki takiej specyfice światła laserowego wykorzystuje się je do operacji oka. Światło lasera nie uszkadza soczewki, a pozwala na operacje na tkance.



Literatura:

  1. Ziętek B., Lasery, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika

  2. Francuz-Ornat G., Kulawik T., Fizyka i astronomia. Moduł 4, Nowa Era




©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna