تبلیغات
فیزیک - لیزر چیست؟
فیزیک
آموزش، نکته، تست، نمونه سوال فیزیک راهنمایی
به وبلاگ فیزیک خوش آمدید.شما در این قسمت می توانید مطلب مورد نظر خود را در وبلاگ جستجو کنید. لطفا برای بهبود کیفیت وبلاگ نظرات خود را در در بخش تماس با ما در پایین صفحه قرار دهید.
در حال بارگذاری موتور جستجو
بازدید : مرتبه
تاریخ : دوشنبه 31 مرداد 1390

نگاه اجمالی

لیزر كشفی علمی می‌باشد كه به عنوان یك تكنولوژی در زندگی مدرن جا افتاده است. لیزرها به مقدار زیاد در تولیدات صنعتی ، ارتباطات ، نقشه ‌برداری و چاپ مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. همچنین لیزر در پژوهشهای علمی و برای محدوده وسیعی از دستگاههای علمی‌ ، موارد مصرف پیدا كرده است. برتری لیزر در این است كه از منبعی برای نور و تابشهای كنترل شده ، تكفام و پرتوان تولید می‌كند. تابش لیزر ، با پهنای نوار طیفی باریك و توان تمركزیابی شدید ، چندین برابر درخشانتر از نور خورشید است.


تاریخچه

انیشتین در 1917 میلادی نظریه گسیل القایی را بیان داشت و روابط مشهور جذب و نشر را به جهان عرضه نمود. بر پایه این تئوری چهل سال بعد ، تاونز و همكاران او ، نخستین تقویت كننده گسیل القایی را با بكار گیری آمونیاك مورد آزمایش قرار داده و سیستمی‌ به اسم میزر پدید آوردند كه در فركانس 2.3
X1011Hz كار می‌كرد.

نخستین لیزر در 1960 بوسیله میلمن ، با استفاده از یاقوت قرمز (تركیبی از اكسید آلومینیوم خالص به همراه 5 درصد اكسید كروم 
III ساخته شد و اولین لیزر گازی He - Ne توسط دكتر علی جوان در آزمایشگاه شركت Bell در آمریكا ساخته شد. در سال 1986 كشف شد كه منبع لیزر می‌تواند نور همدوس تابش كند، به گونه‌ای كه دامنه و فاز آن در تمامی‌ نقاط فضا ، قابل سنجش و تعیین باشد. یكی دیگر از خواص لیزر ، همگرایی بالای آن است. به دلیل این ویژگی ، تمامی انرژی پرتو لیزر تقریبا در یك فركانس متمركز می‌‌شود. لذا تكفامی و بالا بودن شدت آن ایده‌آل است.

نحوه ایجاد پرتو لیزر

اولین شرط ایجاد لیزر ، داشتن ماده یا محیطی است كه بتواند انرژی را در خود ذخیره كند. نمونه‌هایی از این مواد عبارتند از: بلورهایی مثل یاقوت ، ایتریوم ، آلومینیوم گارنت ، () یا گازهایی مثل 
CO2 و He - Ne و ... و مایعاتی مانند رنگهای رودآمین – 6G می‌‌باشد. انیشتین در سال 1916 نشان داد كه گسیل القایی نور را می‌توان از یك اتم برانگیخته بدست آورد.

چنانچه اتم و یا مولكول در تراز بالاتر 
E2 واقع شود و فوتونی با فركانس‌ v با اتم برانگیخته وارد برهمكنش شود. بطوری كه
hv = E2 _ E1 باشد، در این صورت احتمال معینی وجود خواهد داشت كه اتم به تراز پایینتر بیافتد. در نتیجه ، دو فوتون حاصل می‌‌شود، فوتون القا كننده و القا شونده ، كه هر دو همفاز هستند.در عین حال ، اگر اتمهایی به تعداد N2 در ترازE1 باشند، می‌توانند با جذب فوتونهای فوق ، برانگیخته شده و به تراز انرژی E2 برسند.

چنانچه هدف به دست آوردن تابش همدوس باشد، باید سعی شود كه 
N2 >> N2 گردد، به عبارت دیگر ، تجمع معكوس رخ دهد. فرآیندی كه طی آن تجمع معكوس صورت می‌‌گیرد، دمش می‌نامند. وقتی یك سیستم دو ترازی با محیط اطراف خود در حال تعادل گرمایی باشد، جمعیت تراز انرژی بالاتر Nj كمتر از جمعیت تراز Ni خواهد بود. با استفاده از فرآیند اشباع شدن می‌توان Ni را با Nj مساوی گردانید. بطوری كه مقدار جذب به صفر تنزل یابد.

چنانچه بتوان مقدار 
Nj را بیشتر از Ni نمود، اكثر اتمهای سیستم كه به حالت برانگیخته می‌‌روند، تمایل خواهند داشت كه به حالت انرژی كمتر برگردند. بدیهی است كه این تمایل به وسیله كوانتای تابش فرودی تشدید می‌گردد. بدین معنی كه سیستم نه تنها فوتون فرودی را جذب نمی‌كند بلكه فوتون فرودی باعث برانگیختگی سیستم برانگیخته شده كه با سقوط به حالت پایینتر دو كوانتا انرژی تابشی از دست می‌دهد (فوتون مربوط به اتم برانگیخته به همراه فوتون فرودی). تمام این فرآیندها تابش لیزر را بوجود می‌آورند.

قرار دادن محیط تولید لیزر در یك مشدد نوری با انتهای آینه‌ای كه تابش را در محیط تولید لیزر به جلو و عقب می‌فرستد، سبب تراكم تابش سطوح بالا در تشدید كننده بوسیله ادامه گسیل القایی می‌شود. سپس تابش لیزر از طریق آینه‌ای نیمه شفاف ، از یك انتهای كاواك به بیرون گسیل می‌شود.

 


تفاوت پرتو لیزر با نور معمولی

پرتو لیزر دارای چهار خاصیت مهم است كه عبارتند از: شدت زیاد ، مستقیم بودن ، تكفامی‌ و همدوسی. لیزرها در اشكال گوناگون وجود دارند. ممكن است تصور شود كه پرتو لیزر همانند اشعه ایكس ، گاما ، ماورا بنفش (
UV) و مادون قرمز (IR) ، جایگاهی معین در طیف الكترومغناطیسی را داراست، حال آنكه این پرتو می‌تواند هر كدام از فركانسهای محدوده طیف نامبرده را در برگیرد، با این تفاوت كه دارای مشخصاتی از قبیل تكفامی ، همدوسی و شدت زیاد است.

اینكه چگونه می‌توان پرتو لیزری با فركانسهای دلخواه را تولید نمود، كار دشواری است كه عملا با آن روبرو هستیم. مشكل دیرپا در تابش لیزری ، فقدان پوشش گسترده طول موجی در آن است. به دلیل اینكه لیزرها به‌ خودی ‌خود فاقد قابلیت تنظیم طول موج هستند، پوشش كل طیف نورانی نیاز به ابزارهای متعدد و جداگانه دارد.

نمونه‌هایی از لیزرهای متداول

   
 لیزرهای متدوال مادون قرمز (IR (2 _ 10μm: لیزر مونو اكسید كربن (CO) ، لیزر دی اكسید كربن (CO2) و بلورهای هالیدهای قلیایی و ابزار دیودی. لیزر نئودنیوم یق () تابشی در طول موج 1.06 میكرومتر تولید كرده و لیزرهای الكساندریت یا دیودهای مخابراتی قابل تنظیم در IR نزدیك هستند. (طول موج از 2000nm تا 700nm)

    
لیزرهای محدوده نامرئی (400 _ 700nm): لیزرهای آرگون _ كریپتون و لیزر هلیوم _ نئون، لیزرهای رنگی و لیزر تیتانیوم_یاقوت كبود.

    
لیزرهای محدوده ماورای بنفش (200 _ 400nm): لیزرهای اگزایمر (لیزر هالید گاز نادر) ، نیتروژن ، لیزر رنگی با فركانس دو برابر شده ، لیزرهای با فركانس چندین برابر شده. 

طبقه بندی لیزر در حالت كلی

    لیزر پیوسته كار
    لیزر پالسی 

هولوگرام

هولوگرام یك تصویر سه بعدی است كه با استفاده از لیزر ایجاد می شود . نور دستگاه لیزر به دو پرتو می شكند . یكی از پرتوها با انعكاس از روی یك آینه از روی شی به صفحه عكاسی می تابد . پرتو دیگر به وسیله آینه دیگری بدون برخورد به شی به صفحه عكاسی فرستاده می شود . صفحه عكاسی در جایی قرار داده می شود كه دو پرتو تلاقی می كنند . سپس صفحه عكاسی ظاهر می شود و ، در صورتی كه به طریق صحیح به آن نور تابانده شود ، هولوگرام را پدیدار می كند.

چگونگی ایجاد این دو دسته تا حدود زیادی بستگی به ساختار درونی محیط تولید لیزر ، مكانیزم ایجاد لیزر و پارامترهای دیگر دارد كه بررسی آنها خارج از این مقوله است. از لحاظ كاربردی ، لیزر‌های پالسی با مدت پالس 12-10 ثانیه در دسترس هستند. چنین لیزرهایی در جهت پژوهش در فرایندهایی كه در گازها و مایعات ، با سرعتهای بسیار بسیار سریع رخ می‌‌دهد، بكار برده می‌شوند.

 


منبع: رشد




طبقه بندی: مطالب جالب فیزیکی، 
برچسب ها: لیزر، فیزیک، مطالب جالب، مطالب جالب فیزیکی،
ارسال توسط مرضیه برزگر
تقویم


حدیث روز:

سخن روز:
اخبار علمی

پیوند های روزانه
نظر سنجی
در کدام مبحث فیزیک بیشتر اشکال دارید؟











ابر برچسب ها
مترجم وبلاگ

فیزیک اول دوم سوم راهنمایی

نمونه سوال نکته آموزش فیزیک

فیزیک راهنمایی

مطالب جالب فیزیک

سمپاد تیزهوشان