Laserul

Trimis la data: 2005-07-14
Materia: Fizica
Nivel: Gimnaziu
Pagini: 8
Nota: 7.44 / 10
Downloads: 12058
Autor: Catalin Pana
Dimensiune: 430kb
Voturi: 629
Tipul fisierelor: doc
Acorda si tu o nota acestui referat:
Cuvântul LASER provine din limba engleză, el fiind ancronimul pentru "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Un laser este o sursă de lumină, dar total diferită faţă de un bec normal. Primul laser a fost făcut de Theodore H Maiman în 1960. El a montat o bucată de rubin tratată special intr-un bliţ folosit pentru făcut fotografii. Când lampa bliţ-ului a fost aprinsă, o pulsaţie intensă de lumină roşie a ieşit de la capătul rubinului. Această pulsaţie a fost monocromatică şi coerentă. Diferenţa dintre lumina emisă de un bec normal şi un laser este ca şi aceea dintre zgomotul alb şi un ton curat.
Cuprins


Mărimi fizice şi unităţi de măsură 3
Ce este laserul? 4
Ce conţine un laser? 4
Cum funcţionează un laser? 5
Care sunt caracteristicile laserelor? 5
Care sunt cele mai mari şi cele mai mici lasere? 8
Anexa 9






























Mărimi fizice şi unităţi de măsură




Nr.
crt.
Mărime fizică
Unitate de
măsură
Sistemul Internaţional
de Unităţi (SI)
Sistemul de
unităţi CGS

1
Timpul
s (secunda)
[ t ]SI = 1 s
[ t ]CGS = 1 s

2
Distanţa
m (metrul)
[ d ]SI = 1 m
[ d ] CGS = 1 cm

3
Intensitatea luminoasă
cd(candela)
[ E ]SI = 1 cd
[ E ] CGS = 1 cd

4
Cantitatea de substanţă
mol (molul)
[ v ]SI = 1 mol
[ v ] CGS = 1 mol

5
Masa
kg (kilogramul)
[ m ]SI = 1 kg
[ m ] CGS = 1 g

6
Intensitatea curentului electric
A (amperul)
[ I ]SI = 1 A
[ I ] CGS = 1 A

7
Temperatura termodinamică
K (Kelvinul)
[ T ]SI = 1 K
[ T ] CGS = 1 K


























Ce este laserul?

Cuvântul LASER provine din limba engleză, el fiind ancronimul pentru "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation". Un laser este o sursă de lumină, dar total diferită faţă de un bec normal. Primul laser a fost făcut de Theodore H Maiman în 1960. El a montat o bucată de rubin tratată special intr-un bliţ folosit pentru făcut fotografii. Când lampa bliţ-ului a fost aprinsă, o pulsaţie intensă de lumină roşie a ieşit de la capătul rubinului. Această pulsaţie a fost monocromatică şi coerentă. Diferenţa dintre lumina emisă de un bec normal şi un laser este ca şi aceea dintre zgomotul alb şi un ton curat.
La inceput, laserul a fost considerat o "soluţie" la multe "probleme". "Problemele" insă nu existau incă. Dar cu timpul, ele au inceput sa apară, în numar tot mai mare. Nu ne-am putea imagina lumea de astăzi fără lasere: folosite peste tot, de la CD playere la imprimante cu laser, fibre optice, comunicaţii, tăierea şi sudura industrială, tratamente şi operaţii medicale, holografie, spectacole luminoase (lasershows), cercetare în mai multe domenii, măsurare "fără atingere", chiar şi armament. Caracteristicile unice ale unui laser - monocromaticitatea, coerenţa şi paralelismul razei - îl fac potrivit pentru multe aplicaţii.

Ce conţine un laser?
Cu toate că LASER sugerează faptul că laserul este un "amplificator" (dispozitiv pentru mărirea puterii unui semnal), majoritatea laserelor sunt de fapt nişte oscilatoare (surse de lumină). Cu toate acestea, lasere în adevăratul sens al cuvântului există. Puterea unui laser poate varia de la mai puţin de un mW la milioane de W. De asemenea, el poate lucra în impulsuri sau continuu. Dar toate laserele au cateva lucruri în comun:
1) Un mediu laser. Acesta poate fi solid, lichid, gaz sau un material semiconductor care poate fi excitat la un nivel mai mare de energie. Trebuie sa fie posibilă excitarea majorităţii particulelor la un nivel mai ridicat de energie. Aceasta se numeste inversie de populaţie. Trebuie ca emisia stimulată să declanşeze o tranziţie pe un nivel inferior de energie.
2) Un mod de a energiza mediul laser. Acesta poate fi optic, chimic, electric. Laserele cu gaz folosesc descărcările electrice, excitarea RF externă, bombardamentul cu electroni sau o reacţie chimică. Dar descărcarea electrică este cea mai des folosită la laserele de putere mică (HeNe). Exista şi un laser chimic, numit Mid-Infra Red Advanced Chemical Laser (MIRACL), care foloseşte deuteriu şi fluorină ca şi reactanţi. Mai este descris ca şi un "motor de rachetă între oglinzi". De asemenea, mai există unul care este încă în stadiul de cercetare, montat pe un Boeing 747 modificat, numit AirForce's AirBorne Laser. Este un Chemical Oxygen Iodine Laser (COIL), care a fost construit pentru doborârea rachetelor de croazieră cu rază medie de acţiune, în faza de lansare. Laserele solide folosesc de obicei lămpi cu descarcare cu xenon (ca şi lămpile de bliţ) pentru amorsare sau o matrice de lasere semiconductoare (diode). Laserele semiconductoare de obicei sunt alimentate cu energie electrică, dar este posibilă si cu bombardare cu electroni sau optică. Laserii lichizi sunt de obicei amorsaţi optic, iar cei cu raze X cu mici dispozitive nucleare. Cu toate că s-au facut teste (secrete) există controverse în privinţa funcţionării lor. Există si lasere cu electroni liberi (FEL - Free Electron Laser) care sunt alimentate folosind acceleratoare de particule (de sute de milioane de dolari).
3) Un rezonator. De cele mai multe ori acesta este sub forma unei cavităţi Fabry-Perot, o pereche de oglinzi, câte una la fiecare capăt al laserului. Acestea ajută fotonii să treacă de mai multe ori prin mediul rezonator, mărind şansele de a lovi şi alţi electroni. De obicei, una din oglinzi este total reflectorizantă, iar cealaltă este parţial transparentă pentru a da voie razei laser să treacă prin ea. Ele sunt ori perfect plane, ori puţin concave. Dar sunt posibile si alte configuraţii. Unele lasere au oglindă numai la un capat (laserele cu azot) sau nici o oglindă (laserele cu raze X pentru ca este aproape imposibilă reflectarea radiaţiei la această lungime de undă). De asemenea, este posibilă şi prezenţa altor elemente în rezonator, cum sunt prisme, modulatoare etc.




Cum functţionează un laser?
Funcţionarea unui laser este bazată pe inversia de populaţie. De obicei, aproape toţi atomii, ionii, moleculele al mediului laser sunt în cel mai scăzut nivel de energie (Anexă fig. 1).
Pentru a produce emisia stimulată, energia care alimentează laserul trebuie sa fie destul de mare pentru a realiza o inversie de populaţie. Aceasta înseamnă că majoritatea particulelor din mediul laser trec pe un nivel energetic superior (Anexă fig. 2).
La un moment dat, câteva din particulele excitate (atomi/ioni/molecule) vor trece pe un nivel energetic inferior. În acest proces, fiecare vor emite cate un foton într-o direcţie aleatoare. Acest lucru se numeşte "emisie spontană", dar fenomenul ca atare nu este foarte folositor. Este acelaşi proces prin care se aprinde o lampă cu neon (Anexă fig. 3).
Cu toate acestea, Einstein a arătat că dacă unul din aceşti fotoni se întamplă să se ciocnească cu o particulă excitată, aceasta va trece si ea pe un nivel energetic inferior si va emite un foton cu nişte proprietaţi foarte utile: noul foton va avea exact aceeasi lungime de undă, fază, direcţie şi polarizare. Polarizarea nu este importantă pentru crearea unui laser, dar daca rezonatorul favorizează o anumită polarizare (printr-un camp magnetic, printr-o fereastră la unghiul Brewster) atunci si raza laser va fi polarizată. Ne imaginăm mediul laser emiţănd spontan fotoni în toate direcţiile. Cei mai mulţi se vor pierde ieşind sub diferite unghiuri din rezonator. Cu toate acestea, unii vor avea o traiectorie paralelă cu direcţia rezonatorului. (Anexă fig. 3)
În acest caz vor ajunge până la oglinzi, de unde vor fi reflectaţi în rezonator. De-a lungul rezonatorului aceştia întalnesc alte particule excitate, pe care le stimulează să cedeze fotoni.(Anexă fig. 4)
În acest mod, ceea ce a fost doar un foton este o "avalanşă" de fotoni. Raza rezultantă este monocromă şi coerentă, aproape paralelă şi poate fi manipulată foarte uşor, ceea ce cu lumină normală este imposibil. (Anexa fig. 5)
Dacă sursa de energie are destulă putere şi destule particule sunt aduse pe nivelul superior de energie, acţiunea laserului va continua la nesfârşit. Acesta va fi un laser continuu. Daca energizarea nu poate fi menţinută, rezultatul va fi un laser care lucrează în impulsuri.

Care sunt caracteristicile laserelor?
1) Laserele semiconductoare. Acestea sunt alimentate de la o sursă de curent continuu de putere mică. De obicei în aceeaşi capsulă este inclusă şi o fotodiodă care, prin reacţie negativă, este folosită la stabilizarea puterii. Lungimile de undă sunt de la 635nm (roşu către portocaliu) la 670nm (roşu intens) şi ajung chiar în IR (780n, 800nm, 900nm, 1550nm), pana la câţiva um. Lasere UV, violet şi albastru există, dar sunt foarte scumpe. Lasere verzi semiconductoare au fost construite în laboratoare dar funcţioneaza doar la temperaturi atinse cu ajutorul azotului lichid şi au durată de viaţă foarte redusă (~100h). Calitatea razei este bună, depinzând de concepţie. Raza este eliptică şi astigmatică, având nevoie de instrumente optice auxiliare pentru a o focaliza. Puterea de ieşire este de la 0.1mW până la 100W. Puteri mai mari se pot realiza cu o matrice de lasere, iar acestea pot depăşi 10.000W. Sunt folosite în CD playere, LaserDisc, MiniDisc, alte sisteme de stocare optică, imprimante cu ...
Home | Termeni si conditii | Politica de confidentialitate | Cookies | Help (F.A.Q.) | Contact | Publicitate
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.