Post on 12-Nov-2014
description
Efectul Laser
Elevii: Lupoiu Calin LiviuSandu Filip Gabriel
Şogîrdea Oana CristinaProfesor coordonator:
Roşioara Nela
Cuprins
Utilizari
Terminologie
Tipuri de lasereIstoric
• Despre efectul LASER se cunosc deja foarte multe. Aceasta
ramura a stiintei s-a dezvoltat foarte mult de la inceputurile sale
(1955-1965) si pana in ziua de astazi. Desi bazele teoretice erau mai mult sau mai putin stabilite,
primii care reusesc sa concretizeze toate teoriile si
presupunerile au fost doi rusi si un american.
Terminologie
Cuvantul LASER, acronim creat din initialele cuvintelor englezesti Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation aminteste modul de producere al
acestei radiatii:amplificarea prin emisie stimulata.
Un laser este un dispozitiv care emite radiatii electromagnetice printr-un process
numit amplificare optica.Acest proces se bazeaza pe emisia stimulata a fotonilor.
In stiinta moderna prin “lumina” ne putem gandi si la lasere cu infrarosu, lasere
ultraviolete, radiatii X etc.Din punct de vedere tehnic, laserul este
un oscilator optic.
In ordine sunt prezentati Charles H. Townes (Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA; nascut in 1915),
Nicolay Gennadiyevich Basov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, URSS; nascut in 1922) si Aleksandr Mikhailovich
Prokhorov (Lebedev Institute for Physics Akademija Nauk Moscow, URSS; nascut in 1916). Cei trei au impartit premiul Nobel atribuit in
1964 pentru "cercetarile fundamentale in domeniul electronicii cuantice care au condus la construirea oscilatoarelor si a amplificatorilor bazati
pe principiul maser-laser“.
Istoric
Cel care a descoperit acest fenomen a fost Max Planck fiind bazat pe
legile radiatiei electromagnetice.In 1928, Rudolf Landerburg confirma
existenta emisiei stimulate si a inversiei de populatie.
In anul 1917, Albert Einstein a publicat informatii
despre laser si maser in ziarul On the Quantum Theory of Radiation .
In 1957 Charles Hard Townes si Arthur Leonard Schawlow au inceput studiile
aspura laserului cu infrarosu.Pe parcurs acestia au abandonat radiatiile electromagnetice si s-au axat mai mult efectul luminii.Original acest concept
se numea “maser optic”. Intr-o conferinta in anul 1959, Gordon Gould
a publicat termenul de LASER in revista LASERUL.In notitele acestuia se gasesc informatii despre posibile
aplicatii ale laserului precum:spectrometria, radarul si fuziunea nucleara.A continuat sa dezvolte aceste idei si a realizat o
aplicatie in aprilie 1959.
Mai tarziu in 1960, iranianul Ali Javan a construit primul laser cu gaz care folosea heliu si neon acesta fiind
capabil sa emita continuu raze infrarosu.
In 1960 a fost creat primul laser functionabil la Laboratoarele de
cercetare Hughes in Malibu California. Acesta folosea un cristal de rubin
pentru a emite laser de culoare rosu.
Sistemul de excitare este necesar pentru obtinerea de sisteme atomice cu mai multi atomi intr-o stare energetica superioara.
Exista mai multe moduri de a realiza excitarea atomilor din mediul activ, in functie de natura mediului. Rezonatorul optic este un
sistem de lentile si oglinzi necesare pentru prelucrarea optica a radiatiei emise. Desi la
iesirea din mediul activ razele laser sunt aproape perfect paralele rezonatorul optic
este folosit pentru colimarea mult mai precisa, pentru concentrarea razelor intr-un punct calculat, pentru dispersia razelor sau
alte aplicatii necesare.
Partile constituente ale unui laser sunt : mediul activ, sistemul de excitare si rezonatorul optic. Partea esentiala a unui dispozitiv laser o constituie mediul
activ, adica un mediu in care se gasesc atomii aflati intr-o stare energetica superioara celei de echilibru. In acest mediu activ se produce amplificarea
radiatiei luminoase (daca avem o radiatie luminoasa incidenta) sau chiar emisia si amplificarea radiatiei luminoase (daca nu avem o radiatie luminoasa incidenta).
Dupa natura mediului activ deosebim mai multe tipuri de laser. Printre acestea regasim laserul cu rubin, la care distingem bara de rubin
tratat drept mediul activ iar ansamblul sursa de lumina plus oglinzi poarta rolul de sistem de excitare. Laserul cu gaz foloseste amestecuri de gaze rare (He, Ne, Ar, Kr) sau CO2 drept mediu activ si o sursa de curent
electric legata la doi electrozi iau rolul de sistem de excitare.
Tipuri de lasere
Laserul cu gaz
Bazat pe laserul cu heliu si neon, laserul cu gaz a fost conceput pentru a amplifica lumina coerent.Multe
lasere de acest gen au fost create cu diferite scopuri cum ar fi laboratoarele de cercetare.Alte lasere sunt folosite
pentru a taia si suda.
LASERUL CHIMIC
Laserele chimice sunt alimentate prin reactii chimice care permit emiterea de particule intr-un timp foarte scurt. Aceste lasere foarte puternice sunt folosite in special in operatiuni militare si se realizeaza din combinatia hidrogenului cu deuterium.
Laserul cu semiconductor
La aplicarea unei tensiuni electrice pe o jonctiune p-n, are loc injectia de purtatori in jonctiune,recombinarea electronilor cu
golurile facandu-se cu emisie de fotoni.Mediile active cele mai folosite pentru laserii cu
semiconductori sunt: GaAs, GaAlAs , GaP, InSb.Liniile emise de diferitii laseri cu semiconductori se intind intre 0,3-30 micrometri.
Laserul cu microundeAcest laser a fost inventat de
Townes si Shawlow in 1954. Raza de amoniac trece printr-un concentrator
electrostatic pentru a separa moleculele aflate pe nivele energetice superioare.
Nu este o coincidenta ca efectul laser a fost aplicat pentru prima oara in regiunea microundelor. Emisiile spontane sunt proportionale cu cubul frecventei de tranzitie, fiind mici in
aceasta portiune a spectrului, si putand fi neglijate, in comparatie cu alte procese ca emisiile stimulate si
absorptia. Din acest motiv inversia populatiilor sunt obtinute usor cu o
energie mica. Prima inversie a populatiilor a fost obtinuta in molecula de amoniac (NH3). Inversia populatiilor in moleculele de amoniac se obtine prin separarea fizica a particulelor aflate pe
nivele energetice superioare de cele aflate pe nivele energetice inferioare.
Laserul cu rubin este alcatuit, in principal, dintr-un cristal cilindric de rubin, doua oglinzi paralele, argintate sau aurite si un tub de desscarcare, in
forma de spirala, umplut cu un gaz nobil si conectat la un condensator de mare capacitate .
Dupa cum se stie, rubinul este un oxid de aluminiu care contine mici cantitati de ioni de
crom. Cilindrul de rubin utilizat are lungimea de cativa centimetri si diametrul de cativa milimetri.
Laserul cu rubin
Cele doua oglinzi plane si paralele, slefuite cu mare grija, sunt argintate sau aurite in asa fel incat una
dintre ele este complet opaca, iar cealalta partial transparenta, ca sa poata permite razelor laser sa paraseasca instalatia. Ele sunt asezate la capetele
cilindrului de rubin, uneori se metalizeaza chiar capetele cilindrului. Tubul de descarcare, in forma de spirala, umplut cu neon, xenon sau amestecuri de neon si
cripton este conectat la un condensator si functioneaza asemenea blitz-urilor de la aparatele fotografice.
Utilizari
Tehnica laser se întrebuinţează pe larg în chirurgie şi în terapie. Cu raza laser introdusă prin pupilă „se sudează” retina desprinsă de pe
globul ochiului şi se corectează defectele de vedere. Intervenţiile chirurgicale efectuate cu
„bisturiul laser” traumatizează mai puţin ţesuturile vii. În plus, radiaţia laser de mică
putere grăbeşte cicatrizarea rănilor şi exercită o influenţă asemenea acupuncturii. În ingineria genetică şi nanotehnologii (tehnologii care
operează cu obiecte de dimensiunile 10-9 m), cu ajutorul laserului se taie şi se combină fragmente
de gene, molecule biologice şi obiecte cu dimensiuni de ordinul milionimilor de milimetru.
Medicina
Tehnica laser se întrebuinţează pe larg în chirurgie şi în terapie. Cu raza laser introdusă prin pupilă „se sudează” retina desprinsă de pe globul ochiului şi se
corectează defectele de vedere. Intervenţiile chirurgicale efectuate cu „bisturiul laser”
traumatizează mai puţin ţesuturile vii. În plus, radiaţia laser de mică putere grăbeşte cicatrizarea
rănilor şi exercită o influenţă asemenea acupuncturii. În ingineria genetică şi nanotehnologii (tehnologii care operează cu obiecte de dimensiunile 10-9 m), cu ajutorul laserului se taie şi se combină
fragmente de gene, molecule biologice şi obiecte cu dimensiuni de ordinul milionimilor de milimetru.
Spectroscopie
Analiza unei lumini albe care se refracta printr-o prisma optica
Operatiuni militare
Bibliografie
www.wikipedia.com