Informatyka I rok	Rudlicki Krzysztof	Data pomiarów : 10.03.2008
Numer ćwiczenia: 17		Ocena :
Uwagi

Wiadomości wstępne- wprowadzenie do teorii lasera

Zasada działania lasera wynika wprost z rozwinięcia skrótu LASER - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - wzmocnienie światła przez wymuszona emisję promieniowania. Fenomen lasera nie jest zawarty w sposobie działania czy konstrukcji, lecz w rodzaju światła jakie urządzenie to emituje. Jest to bardzo skupiona wiązka światła monochromatycznego, czyli o jednej, ściśle określonej barwie (długości fali). Cechy te dają laserowi niezwykłą przewagę nad innymi źródłami światła.

W laserze wykorzystuje się efekty wzajemnego oddziaływania promieniowania elektromagnetycznego z materią - tzw. ośrodkiem aktywnym, którym może być ciało stałe, ciecz lub gaz. Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonów.

Lasery dzielą się ze względu na materiał aktywny i sposób pobudzania. Stan skupienia ośrodków wzmacniających jest najbardziej ogólnym i najczęściej stosowanym kryterium podziału laserów. Materiał aktywny pozwala wyróżnić lasery: gazowe, cieczowe, na ciele stałym i półprzewodnikowe.

Zastosowania lasera:

Wojskowe: z początku główna idea (do której następuje teraz powrót): lasery dużej mocy niszczące obiekty powietrzne i naziemne, z czasem jednak najbardziej powszechne zastosowanie w urządzeniach „oznaczających” cele, które są następnie niszczone przez rakiety naprowadzane wiązką światła.

„Nad poligonem White Sands w Nowym Meksyku dokonano pierwszego przechwycenia i zestrzelenia laserem pocisku lecącego z prędkością naddźwiękową. Naświetlenie trwało kilka sekund, po czym cel został rozerwany na części. (…)”

Minister Obrony Donald Rumsfeld przyznał temu programowi najwyższy priorytet.

Medycyna:

Chirurgia - rozcinanie tkanek - lepsze niż skalpel, gdyż skalpel się tępi i trzeba go sterylizować, poza tym tkanki cięte laserem zasklepiają się na skutek działającej temperatury.

Okulistyka - przyklejanie uszkodzonej siatkówki do dna oka,

Stomatologia - bezbolesne „wiercenie” zęba - chora tkanka odparowywuje

Dermatologia i chirurgia plastyczna - usuwanie zmian naczyniowych, brodawek, przebarwień skóry… a nawet diagnostyka nowotworów!

Zastosowania techniczne:

Spawanie materiałów:

• Precyzja, czystość, automatyzacja, bez dodatkowego spoiwa, wysoka jakość spawu

możliwość spawu w gazach ochronnych: hel, argon, dwutlenek węgla, azot.

Cięcie materiałów:

• wysoka jakość i wysoka prędkość procesu, gładkie krawędzie, mała strata materiału, łatwa automatyzacja procesu

• materiały wszelkiego rodzaju: stal, tytan, pleksi, drewno, szkło, papier, tekstylia

• różnorodność technologiczna procesu (odparowanie, wypalanie, topienie + wydmuch, poprzez pęknięcia termiczne itp.)

przemysł maszynowy, włókienniczy, samochodowy.

A także:

Skanowanie kodu paskowego w sklepach, płyty (CD, DVD, H-DVD, Blue-Ray), geodezja (głównie pomiary odległości, wyznaczanie linii prostych), hologramy, oraz w poligrafii do stworzenia cyfrowych kserokopiarek.

2. Tabele pomiarowe i sposoby liczenia

Stala d	Odleglosc l	Odleglosc a	Dl . fali	Rząd widma n	Srednica D
SIATKA DYFRAKCYJNA
5000	665	180	670.5787	1
				370	670,0436125	2
				584	670,0772868	3
SZCZELINA
	2350	26	680	1	0,1843846154
				44		2	0,1815909091
				62		3	0,1804193548
				78		4	0,1843846154
				114		6	0,1822280702
DRUCIK ( 0,1mm)
	2330	72	680	1	0,0660166666
				120		2	0,0660166666
				172		3	0,0644813935
				324		6	0,0635716049

Wyznaczenie długości fali :

gdzie

-długość fali;

-odległość między maksimami;

n- rząd widm;

l-odległość lasera od ekranu

Wyznaczenie średnicy badanego drucika z zależności :

gdzie

-odległość środka plamki ciemnej n rzędu od środka wiązki nie ugiętej

n-rząd widma

D-średnica drutu

l - odlieglość drucika od ekranu

Wyznaczenie szerokości szczeliny z zależności :

gdzie :

S-szerokość szczeliny

- długość fali

l - odlieglość szczeliny od ekranu

-odległość środka plamki ciemnej n rzędu od środka wiązki nie ugiętej

n- rząd widma

Wyznaczanie błędów pomiarowych

Błąd pomiarowy szerokości szczeliny

Szer.Szczeliny(Xi) [mm]	Srednia (f) [mm]	[mm]	U(f)=
0.184384	0.182601	0.000003179089	0.000783312
0.181590				0.000001022121
0.180419				0.000004761124
0.184384				0.000003179089
0.182228				0.000000139129
Suma [mm]		0.000012271552

Przyjmując poziom ufności α = 0.7

U(f)* t (α *n ) = 0.000783312 * 1.2= 0.000939975 mm

f(0.182228 ± 0.000939975 ) mm

gdzie:

n- Liczba pomiarów

Xi- poszczególne pomiary

f- średnia arytmetyczna pomiarów

Błąd pomiarowy długości fali

Długość fali (λ) [mm]	Srednia (f) [mm]	(λ-f) [mm]	U(f)=
670.578	670.233	0.119025	0.171629931
670.043				0.0361
670.077				0.021616
Suma [mm]		0.176741

Przyjmując poziom ufności α= 0.7

U(f)* t (α *n ) = 0.22311891 mm

f = (670.233± 0.22911891 ) mm

Błąd pomiarowy średnicy drucika

Szerokość drutu (d) [mm]	Srednia (f) [mm]	(d-f) [mm]	U(f)=
0.066016	0.065021	0.000995	0.018211717
0.066016				0.000995
0.064481				0.000540
0.063571				0.001450
Suma [mm]		0.003980

Przyjmując poziom ufności α=0.7

U(f)* t (α *n ) = 0.023675233 mm

f(0.065021 ± 0.023675233 ) mm

Wnioski

- Wyznaczona długości fali za pomocą siatki dyfrakcyjnej odbiega od rzeczywistej wartości

długości fali. Różnica ta spowodowana jest faktem, że pomiary te były dokonywane za pomocą

liniału o dokładności 1mm.

- Lasery są obecnie bardzo szeroko wykorzystywane we wszystkich dziedzinach techniki i nauki. Za pomocą laserów można z wielką dokładnością dokonywać różnego rodzaju pomiarów. Na błędy pomiarowe w ćwiczeniu wpływ miało kilka czynników : znaczny błąd pomiaru odległości, oraz niedokładność pomiarów kolejnych maksimów.

- odległość między widmami tego samego rzędu szczeliny jest zauważalnie mniejsza od odległości widm Siatki dyfrakcyjnej

---