POLARYMETR,

przyrząd do pomiaru kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji substancji optycznie czynnych, także przyrząd do wyznaczania stopnia polaryzacji światła częściowo spolaryzowanego.

MALUSA PRAWO,

prawo określające natężenie światła spolaryzowanego I po przejściu przez analizator: I = I ₀ cos ² φ , gdzie I ₀ — natężenie światła padającego na analizator, φ — kąt między płaszczyznami polaryzacji światła i polaryzatora.

Jak działa laser ?

Wnętrze lasera półprzewodnikowego. W pobliżu środka znajduje się komora pompująca z ośrodkiem laserującym. W tym laserze do pompowania ośrodka laserującego ( widoczny na zdjęciu z lewej strony element wyjęty z urządzenia ) zastosowano lampę błyskową. Światło lasera opuszcza system z jego lewej strony, przechodząc przez szereg soczewek skupiających je w wąską wiązkę.

W laserach wykorzystuje się dwoisty charakter światła, które zachowuje się i jak fala, i jak cząsteczki. Najmniejsza cząstka światła nosi nazwę fotonu.

Fotony zachowują się trochę jak fale, trochę jak cząstki. Każdy foton niesie pewną ilość energii. W laserze atomy lub cząsteczki oddają część swojej energii w postaci fotonów świetlnych. Ale żeby ją oddać, muszą zostać najpierw wzbudzone, czyli wprowadzone na wyższy poziom energetyczny. W laserze uprzednie doprowadzanie energii odbywa się na przykład przez włączenie prądu elektrycznego. Nazywa się to "pompowaniem" lasera.

Doprowadzona energia gromadzi się w ośrodku laserującym i zostaje zużyta do wzbudzenia, czyli wprowadzenia na wyższy poziom energetyczny jego atomów. Atomy zawsze mają skłonność do przechodzenia do najniższego poziomu energetycznego, wkrótce więc niektóre z nich oddadzą nadmiar energii przez wysłanie fotonu. Fotony te zderzają się z innymi atomami, pobudzając je z kolei do emisji następnych fotonów, których liczba szybko narasta w lawinowej reakcji. Reakcję tę potęgują lustra na obu końcach rury, odbijając fotony tam i z powrotem, pobudzając coraz więcej atomów do emisji światła


Rodzaje laserów:

Użytkownicy laserów muszą je bardzo starannie dobierać do swoich potrzeb, ponieważ każdy emituje światło o jednej tylko szczególnej długości fali i określonym zakresie mocy, przystosowanym do danego zadania. Chociaż istnieją setki różnych laserów, to nie ma lasera uniwersalnego.

Spójne światło lasera jest nie tylko widowiskowe, ale i bardzo użyteczne, ponieważ można nim bardzo dokładnie sterować. Naukowcy i inżynierowie znaleĽli wiele sposobów wykorzystywania specyficznych właściwości światła lasera.

Dzięki swoim właściwościom promieniowanie laserowe nadaje się idealnie do przesyłanie sygnałów światłowodami. Sygnałami tymi mogą być rozmowy telefoniczne, a także inne dane i informacje, którym nadaje się formę krótkich impulsów świetlnych. Silna, nie rozszerzająca się wiązka światła laserowego jest doskonałym narzędziem do wyznaczania prostych linii na duże odległości oraz do bardzo dokładnego pomiaru odległości. Spójny strumień światła lasera nadaje się także do tworzenia hologramów - obrazów trójwymiarowo odwzorowujących oryginał i dających się oglądać z różnych stron.

Łatwość szybkiego włączania i wyłączania lasera pozwala na kierowanie dużych i precyzyjnie odmierzonych "porcji" energii na bardzo małe powierzchnie. Dzięki tym właściwościom lasery są doskonałymi narzędziami do cięcia, wiercenia i spawania. Za pomocą luster odbijających światło lasera moc wiązki laserowej może być kierowana do miejsc trudno dostępnych. Od czasu wynalezienia w roku 1960, lasery umożliwiły rozwiązanie tysięcy różnych problemów w nauce, przemyśle i w naszym codziennym życiu.

W przemyśle i w medycynie szerokie zastosowanie znalazły lasery gazowe. Przez wiele lat był to najbardziej rozpowszechniony typ lasera. Laser z dwutlenkiem węgla jest ważnym narzędziem przemysłowym do cięcia, spawania i do obróbki powierzchni. Ten typ lasera jest także używany przez chirurgów do operacji.

Specjalny rodzaj lasera, laser ekscymerowy, emituje impulsy o bardzo dużej mocy i czasie trwania kilku nanosekund. Lasery ekscymerowe emitują światło ultrafioletowe, niewidoczne dla ludzkiego oka. Są one bardzo ważnymi narzędziami do produkcji niezmiernie małych obiektów, jak mikroukłady półprzewodnikowe.

Laserów półprzewodnikowych, w których jako ośrodek laserujący stosuje się nie przewodzące prądu elektrycznego ciała stałe, używa się na różne sposoby w przemyśle do obróbki materiałów. Przykładem lasera z ciała stałego jest laser rubinowy. Wiązkę jego światła można wprowadzić do światłowodu, umożliwiając doprowadzenie mocy do miejsc w inny sposób niedostępny.

Lasery półprzewodnikowe różnią się od innych laserów. Nie mając rur wypełnionych ośrodkiem laserującym, składają się z cieniutkich płytek kryształów, emitujących światło, gdy zostaną złożone razem. Lasery półprzewodnikowe są często używane w czytnikach kodów paskowych przy kasach w supermarketach i w odtwarzaczach płyt kompaktowych.

Lasery barwnikowe, w przeciwieństwie do większości rodzajów laserów, są zdolne do emisji światła o kilku różnych długościach fali. W danym momencie mogą one jednak emitować światło o jednej tylko barwie. W tych laserach ośrodkiem laserującym są cząsteczki barwnika rozpuszczone w cieczy. Struktura tych barwników jest bardzo skomplikowana i umożliwia im emisję światła o wielu różnych długościach fali. Za pomocą zwierciadeł i soczewek wewnątrz lasera "dostraja się" go w taki sposób, że działa tylko w wąskim zakresie długości fali. Laserów barwnikowych używa się w wielu dziedzinach nauki.


Laser wielkiej mocy:

Lasery gazowe i półprzewodnikowe wytwarzają ciągłą wiązkę światła. Nazywa się to działaniem z fala ciągłą, czyli CW ( Continuous Wave ). Inne rodzaje laserów, półprzewodnikowe i ekscymerowe, działają impulsowo. Ich światło laserowe jest wytwarzane w impulsach.

Lasery impulsowe mogą wytwarzać krótkie impulsy o dużej mocy za pomocą techniki trybu blokowania lub przełączania Q. W trybie blokowania potężne impulsy tworzy się przez wymuszanie zgodnego ruchu wszystkich fotonów w przód i w tył z tą samą częstotliwością, zanim zanim światło zostanie zwolnione. Przy przełączaniu Q pomiędzy ośrodkiem laserującym a półprzepuszczalnym lustrem ( pokrytym materiałem nie całkiem odbijającym ) jest umieszczona przesłona. Uniemożliwia ona ucieczkę energii i przyczynia się do zwiększenia gromadzącej się e ośrodku porcji energii. Gdy przesłona zostanie otwarta, laser emituje impuls światła o ogromnej energii. Impuls ten trwa przez maleńki ułamek sekundy, ale uderza z wielką siłą. Moc impulsu może osiągać setki tysięcy watów. Jest to wielka moc, jeżeli ją porównać z mocą wiertarki do betonu, która wynosi 400 W.


Najpotężniejsze lasery świata:

Najpotężniejsze lasery świata są używane przede wszystkim do badania struktury atomów i reakcji rozszczepienia. Emitują one potężne impulsy energii w zakresie terawatów (bilionów watów) - impulsy te jednak są bardzo krótkie, krótsze od pikosekundy ( bilionowa część sekundy ).

Najpotężniejszy laser brytyjski, nazywający się "Vulcan", ma moc 50 terawatów, a największy w USA, "Nova" - 10 terawatów. W obu tych laserach ośrodkiem jest szkło.


Pomiar za pomocą laserów:

OPTYCZNIE CZYNNE SUBSTANCJE, substancje wykazujące czynność opt. (aktywność optyczna), czyli skręcające płaszczyznę polaryzacji światła spolaryzowanego liniowo o pewien, charakterystyczny dla danej substancji kąt w prawo lub w lewo. Właściwość tę wykazują niektóre związki chem. w stanie gazowym, ciekłym i w roztworach, a także kryształy, tzw. kryształy optycznie czynne; jest ona wynikiem specyficznej budowy cząsteczek związków lub szczególnego rozmieszczenia atomów (cząsteczek, jonów) w komórkach elementarnych kryształów; cząsteczki i kryształy opt. czynne nie mają zwykle żadnych elementów symetrii (mogą mieć jedynie właściwą oś symetrii, chiralność). Substancje optycznie czynne występują w 2 odmianach: prawo- i lewoskrętnej, skręcających płaszczyznę polaryzacji odpowiednio w prawo lub w lewo o taki sam kąt; odmiany te, tzw. izomery opt. (enancjomery w wypadku cząsteczek, odmiany polimorficzne w wypadku kryształów), mają się do siebie jak przedmiot do swego odbicia w płaskim zwierciadle. W nazwach związków optycznie czynnych izomery lewoskrętne oznacza się znakiem (-) umieszczanym przed nazwą, prawoskrętne — znakiem (+), np. kwas (+)mlekowy (dawniej stosowano oznaczenia literowe, odpowiednio l i d). Równocząsteczkowa mieszanina postaci lewo- i prawoskrętnej (racemat) jest optycznie nieczynna i oznaczana znakiem (±), np. kwas (±)mlekowy. Aktywność opt. wykazują m.in. niektóre związki org. — jej przyczyną jest często obecność jednego lub kilku asymetrycznych atomów węgla lub helikalna budowa cząsteczki, np. biopolimerów; większość związków pochodzenia biol. — białka, enzymy, aminokwasy — należy do substancji optycznie czynnych. Reakcja syntezy produktów optycznie czynnych (chiralnych) z substratów nieczynnych optycznie nosi nazwę syntezy asymetrycznej.

Aktywność opt. kryształów wynika bądź z budowy cząsteczek, z których się składają (kryształy kwasu winowego, glukozy), bądź ułożenia atomów w sieci krystal., np. w kryształach tworzących odmiany enancjomeryczne (enancjomorfizm), m.in. kwarc-α, cynober.

---