budowa i działanie lasera
Referat na temat: Budowa i zastosowanie lasera
Laser ma dziś zastosowanie w wielu dziedzinach życia ludzkiego.
Jego prosta budowa i mnogość zastosowań spowodowało, że laser nie jest dziś żadną nowinką lecz tylko kolejnym przedmiotem ułatwiającym nam życie.
Może zacznę od opisania budowy i działania lasera.
Oto definicja :
Laser, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, wzmacniacz kwantowy dla światła, generator impulsowy lub ciągły spójnego i monochromatycznego promieniowania świetlnego (w zakresie od podczerwieni do ultrafioletu, próby w zakresie rentgenowskim).
Czyli wzmacniacz cząstek światła, który generuje promieniowanie jednego pasma w postaci wiązki o niewielkiej średnicy.
Głównymi elementami są :
Ośrodek czynny, osnowa z zawartymi w niej jonami lub atomami laserującymi
Źródło promieniujące
Rezonator optyczny umożliwiający wytworzenie promieniowana monochromatycznego.
Zasada działania opiera się na wymuszonej emisji promieniowania elektromagnetycznego zachodzącej w układach atomów, jonów lub cząsteczek doprowadzonych przez pompowanie do stanu inwersji obsadzeń odpowiednich poziomów energetycznych.
Pompowanie odbywa się na kilka sposobów :
oświetlając substancję czynną silnym światłem o dostatecznej energii fotonów
za pomocą np. innego lasera lub błysku flesza (tzw. pompowanie optyczne)
za pomocą wyładowania elektrycznego(lasery gazowe)
wykorzystując energię reakcji chemicznych
za pomocą wiązki elektronowej, zderzeń atomów itd
Ten uproszczony opis budowy i działania odnosi się do wszystkich typów laserów .
Dziś lasery możemy spotkać w prawie każdym domu gdzie służą jako odtwarzacze płyt kompaktowych. Lasery mają też zastosowanie w medycynie, nauce i w wielu innych dziedzinach codziennego życia.
Oto przykłady kilku zastosowań:
Lasery rubinowe
Substancją czynną jest kryształ korundu z domieszką jonów chromu,pompowany optycznie fleszem, pracują impulsowo, emitują światło czerwone , znaczenie głównie historyczne
Laser helowo-neonowe
Wypełnione mieszaniną helu i neonu pod niskim ciśnieniem, pompowane elektrycznie i poprzez zderzenia atomów, emitują światło czerwone λ = 632,8 nm, ostatnio konstruuje się lasery helowo-neonowe emitujące również światło zielone, wykorzystywane w badaniach naukowych oraz ze względu na prostą budowę w dydaktyce i niektórych zastosowaniach praktycznych.
Laser kryptonowy i ksenonowy
Wypełnione kryptonem lub ksenonem z domieszką fluoru lub chloru, emitują promieniowanie ultrafioletowe, zastosowania badawcze i do pompowania optycznego laserów barwnikowych.
Laser argonowy
Wypełnione argonem , emitują światło o kilku długościach fali: od 457,9 nm do 514,5 nm, zastosowania badawcze i do pompowania laserów barwinowych.
Laser typu YAG
w medycynie nodymowy służący do wycinania otworu w zmętniałej wtórnie tylnej torebce soczewki ,pozostałej po usunięciu zaćmy. Stosowany także do wycinania otworu w tęczówce w jaskrze.
Laser neodymowy
Szkło z domieszką nedymu emitują impulsowo promieniowanie podczerwone o λ=1,06µm, lub po zastosowaniu elementów optyki nieliniowej światło o fali krótszej o czynnik 2 lub 4, wielka moc impulsów aż do J/impuls, zastosowania głównie badawcze.
Laser molekularny CO2
Wypełnione dwutlenkiem węgla z dodatkiem azotu i helu, emitują impulsowo lub ciągle światło podczerwone, przestrajalna długość emitowanej fali w obszarze ok. λ = 10 µm, charakteryzują się w dużą mocą, zastosowania przemysłowe i badawcze.
Laser barwnikowy
Substancją czynną jest przepływająca, laminarna struga roztworu zawierającego barwnik organiczny, np. rodaminę, pompowane optycznie laserem argonowym, kryptonowym lub neodymowym, charakteryzują się przestrajaną w szerokim zakresie długością emitowanej fali świetlnej, zastosowania badawcze.
Laser półprzewodnikowy
Rodzaj diody luminescencyjnej bardzo szerokie zastosowania - od badawczych do najszerszych użytkowych: telekomunikacja, odtwarzacze kompaktowe, celowniki, czytniki kodu paskowego itp.
Duże możliwości tych laserów znalazły zastosowanie w holografi, do cięcia i obróbki trudnotopliwych i twardych materiałów, do wyważania dynamicznego (w przemyśle lotniczym), w medycynie - jako perfekcyjnie sterylne skalpele umożliwiające przeprowadzanie operacji wnętrza oka, operacji podskórnych, usuwania znamion .
Oto także krótki opis urządzenia z laserem najbardziej rozpowszechnionego czyli odtwarzacza CD. Podstawowymi elementami odtwarzacza płyt kompaktowych są: mikroprocesor wytwarzający wszystkie napięcia potrzebne do sterowania gramofonem, laserowa głowica odczytująca, wraz z mechanizmem skupiania strumienia światła lasera i mechanizmem ścieżkowania, silnik prądu stałego (do obracania płyt) wraz z układem automatycznej regulacji obrotów talerza oraz układ elektroniczny do przetwarzania sygnałów cyfrowych na sygnały analogowe.
Pierwszy odtwarzacz płyt kompaktowych został skonstruowany pod koniec lat 70. przez holenderską firmę Philips.
Poprzednikiem lasera był maser czyli Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, wzmacniacz kwantowy dla mikrofal generator impulsowy lub ciągły spójnego i monochromatycznego promieniowania mikrofalowego. Zasada działania i budowa zasadniczo jest analogiczna do lasera (istotne różnice w stosowanych materiałach i szczegółach konstrukcyjnych).
Pierwszy maser skonstruowali w 1954 amerykańscy fizycy: J.P. Gordon, H.J. Zeigler, Townes substancją czynną, w której uzyskano inwersja obsadzeń był amoniak Maser ten emitował mikrofale o długości fali 1,26 mm.
Substancjami czynnymi obecnie budowanych maserów są najczęściej ciała krystaliczne. Współczesne masery emitują fale monochromatyczne leżące w praktycznie całym zakresie mikrofal. Maser jest podstawowym narzędziem badawczym elektroniki kwantowej.
To tyle na temat laserów. Mogę tylko dodać, że gdyby nie one świat byłby gorszy.