Σύμφωνον Φως
Laser, σύμφωνο φως, λέιζερ
Ακτινοβολία
Βαρυτική Ακτινοβολία
Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία
---
Ακτινοβολία Άλφα
Ακτινοβολία Βήτα
Ακτινοβολία Γάμμα
---
Ραδιοφωνική Ακτινοβολία
Μικροκυματική Ακτινοβολία
Υπέρυθρη Ακτινοβολία
Ορατή Ακτινοβολία (φως)
Υπεριώδης Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Rontgen
Πυρηνική Ακτινοβολία
---
Ακτινοβολία Μέλανος Σώματος
Ραδιενέργεια
Θερμική Ακτινοβολία
Κοσμική Ακτινοβολία
Ακτινοβολία Cherenkov
Ακτινοβολία Hawking
Νετρονική Ακτινοβολία
Σκοτεινή Ακτινοβολία
Συμπαντική Μικροκυματική Ακτινοβολία
(Cosmic microwave background radiation)
(CMBR)
Laser
- Ένα είδος σύμφωνης Οπτικής Ακτινοβπλίας.
Ετυμολογία[]
Η ονομασία "Laser" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη " ".
Ο όρος λέιζερ προέρχεται από το αγγλικό ακρωνύμιο Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) που αποδίδεται στα ελληνικά ως ενίσχυση φωτός με εξαναγκασμένη εκπομπή ακτινοβολίας.
Εισαγωγή[]
Οι πηγές Laser παράγουν σύμφωνο, μονοχρωματικό φως (δηλαδή φως με συγκεκριμένο μήκος κύματος) το οποίο διαδίδεται σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, σχηματίζοντας στενές δέσμες.
Αντίθετα οι συνηθισμένες πηγές φωτός, όπως οι λαμπτήρες πυρακτώσεως, παράγουν μη-σύμφωνο φως προς όλες τις διευθύνσεις και επιπλέον έχουν μεγάλο φασματικό εύρος.
Η λειτουργία των Laser ερμηνεύεται από την θεωρία της κβαντικής Φυσικής και της Θερμοδυναμικής.
Πολλά υλικά έχουν βρεθεί ότι έχουν τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για να αποτελέσουν "ενεργό υλικό" για παραγωγή laser, με αποτέλεσμα την εφεύρεση πολλών τύπων λέιζερ με διαφορετικά χαρακτηριστικά που χρησιμοποιούνται σε μεγάλο εύρος εφαρμογών.
Η εφεύρεση των Laser στηρίχθηκε στην κατασκευή των maser στην δεκαετία του 1950. Η πρώτη πηγή Laser κατασκευάστηκε το 1960, από τότε όμως τα Laser βρήκαν εφαρμογή στις Θετικές Επιστήμες, στην Βιομηχανία, στην Ιατρική, και στην Ηλεκτρονική.
Αρχή λειτουργίας[]
Η πηγή Laser αποτελείται από το "ενεργό υλικό", και την "οπτική κοιλότητα".
Ενεργό Υλικό[]
Το "ενεργό υλικό" μετατρέπει την εξωτερική ενέργεια σε δέσμη φωτός. Συνήθως είναι υλικό με συγκεκριμένο μέγεθος, σύσταση, καθαρότητα και μορφή που παράγει φως μέσω εξαναγκασμένης εκπομπής η οποία αποτελεί κβαντομηχανική διαδικασία που προτάθηκε από τον Einstein για να ερμηνεύσει το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο. Το ενεργό υλικό αντλείται από μία εξωτερική πηγή ενέργειας.
Τέτοιες πηγές μπορεί να είναι ηλεκτρικές ή φωτεινές, όπως η Λυχνία Έκλαμψης (flash lamp) ή κάποια άλλη πηγή λέιζερ. Η ενέργεια που απορροφάται, αποτίθεται στα σωματίδια του ενεργού υλικού έτσι ώστε αυτά να οδηγηθούν σε μια διεγερμένη Κβαντική Κατάσταση.
Όταν ο αριθμός των σωματιδίων που βρίσκονται στην διεγερμένη κατάσταση είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των ατόμων που βρίσκεται στην βασική κατάσταση, επιτυγχάνεται "αντιστροφή πληθυσμού".
Έτσι λοιπόν, μία δέσμη φωτός που περνάει μέσα από το υλικό έχει μεγαλύτερη πιθανότητα να οδηγήσει σε εξαναγκασμένη εκπομπή φωτονίων από ότι σε εξαναγκασμένη απορρόφηση, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται ενίσχυση της δέσμης. Ένα διεγερμένο ενεργό υλικό μπορεί να λειτουργήσει επίσης και ως Οπτικός Ενισχυτής.
Τα χαρακτηριστικά του φωτός που παράγονται από εξαναγκασμένη εκπομπή είναι παρόμοια με αυτά του αρχικού φωτός, ως προς το μήκος κύματος, την πόλωση και την φάση. Έτσι λοιπόν, το φως του Laser που παράγεται είναι σύμφωνο, ενώ η σταθερότητα της πόλωσης και η μονοχρωματικότητα εξαρτώνται από τα χαρακτηριστικά της "οπτικής κοιλότητας".
Οπτική Κοιλότητα[]
Η οπτική κοιλότητα αποτελεί παράδειγμα κοιλότητας ταλάντωσης και περιέχει μια σύμφωνη δέσμη φωτός μεταξύ δύο ανακλαστικών επιφανειών, έτσι ώστε κάθε φωτόνιο να περνά τουλάχιστον δύο φορές από το ενεργό υλικό προτού φύγει από την οπή εξόδου της πηγής Laser ή χαθεί λόγω απορρόφησης ή περίθλασης.
Αν η ενίσχυση που προέρχεται από την επαναλαμβανόμενη διέλευση του φωτός μέσα από το ενεργό υλικό είναι μεγαλύτερη από τις απώλειες της κοιλότητας, τότε εμφανίζεται εκθετική αύξηση της ισχύος του φωτός μέσα στην κοιλότητα.
Όμως, κάθε εξαναγκασμένη εκπομπή αναγκάζει ένα σωματίδιο να επιστρέψει από την διεγερμένη κατάσταση στην βασική, μειώνοντας έτσι την ικανότητα του ενεργού υλικού για επιπλέον ενίσχυση.
Όταν αυτό το φαινόμενο μεγιστοποιείται τότε η ενίσχυση έχει φθάσει σε κορεσμό.
Απόδοση λειτουργίας[]
Η συνθήκη όπου η ισχύς άντλησης γίνεται περίπου ίση με την τιμή κορεσμού της ενίσχυσης και με τις απώλειες της κοιλότητας οδηγεί σε κατάσταση ισορροπίας της ισχύος του Laser μέσα στην κοιλότητα. Αυτή η τιμή ισορροπίας καθορίζει και το σημείο λειτουργίας του Laser.
Αν η ισχύς άντλησης είναι πολύ μικρή, η ενίσχυση δεν είναι αρκετή ώστε να καλυφθούν οι απώλειες του ταλαντωτή, με αποτέλεσμα να εκπέμπεται πολύ μικρή ένταση Laser.
Η ελάχιστη τιμή ισχύος άντλησης που απαιτείται για την παραγωγή Laser ονομάζεται κατώφλιο Laser. Το ενεργό υλικό ενισχύει οποιοδήποτε φωτόνιο περάσει μέσα από αυτό, αλλά μόνο αυτά που είναι ευθυγραμμισμένα με την κοιλότητα μπορεί να περάσουν περισσότερο από μια φορά μέσα από το ενεργό υλικό για να επιτευχθεί σημαντική ενίσχυση.
Αν η δέσμη δημιουργείται και διαδίδεται σε ελεύθερο περιβάλλον και όχι μέσα σε κυματοδηγούς (όπως στην περίπτωση των οπτικών ινών), τότε η ένταση του φωτός εμφανίζει κανονική (Gauss) κατανομή, κάθετα στην διεύθυνση διάδοσης της.
Η δέσμη του Laser είναι ιδιαίτερα ευθυγραμμισμένη, δηλαδή είναι παράλληλη και δεν αποκλίνει. Παρ' όλα αυτά τέλεια ευθυγραμμισμένη δέσμη δεν μπορεί να υπάρξει λόγω περίθλασης. Για παράδειγμα, μια δέσμη με αρχική διάμετρο 2 mm, που δημιουργείται από ένα μικρό εργαστηριακό Laser (όπως ένα "Laser Ηλίου-Νέου"), αποκλίνει αποκτώντας διάμετρο 1,6 χιλιόμετρα, όταν διανύσει απόσταση ίση με αυτή της Γης- Σελήνης.
Ταξινομία[]
Υπάρχουν διάφοροι κύριοι τύποι Laser, που διαχωρίζονται ανάλογα με το υλικό το οποίο παράγει την ακτινοβολία.
Οι τύποι αυτοί είναι:
Laser Στερεάς κατάστασης[]
Διακρίνονται σε
- κρυσταλλικούς, π.χ. YAG, Ruby, YVO, κ.τ.λ, τα οποία βρίσκονται σε μορφή δίσκου, ράβδου ή πλάκας και
- υαλώδεις, π.χ. BK7, πυριτίου, κ.τ.λ, τα οποία βρίσκονται σε μορφή ίνας ή ράβδου.
Laser Υγρών χρωστικών[]
Για παράδειγμα: Rhodamine 6G, Fluorescein, Coumarin, Stilbene, Umbelliferone, Tetracene, Malachite green, κ.τ.λ.
Laser Aέριο χρωστικών[]
Διακρίνονται σε
- ηλεκτρικά: CO2, N, Cu, Au και
- χημικά: O2, I, H2F.
Μια συνήθης σύνθεση αερίων ενός ηλεκτρικού λέιζερ είναι: 10% CO2, 10% N, 80% He.
Laser ημιαγωγών[]
Για παράδειγμα: GaAs, InP, GaSb, κ.τ.λ.
Θέματα υγείας[]
Σύμφωνα με τα πρότυπα ΕΝ 60825-1 και ANSI Z136.1, τα Laser μπορούν τα καταταχθούν ανάλογα με τη βλαπτικότητα τους ως εξής:
| Κλάση | Περιγραφή |
|---|---|
| I | Η ακτίνα δεν βλάπτει τα μάτια ή το δέρμα. |
| IM | Η ακτίνα δεν βλάπτει τα μάτια ή το δέρμα, όταν δεν παρεμβάλλεται συγκεντρωτικός φακός ή άλλα οπτικά είδη. |
| II | Η ακτίνα δεν βλάπτει τα μάτια ή το δέρμα όταν η έκθεση δεν ξεπερνάει τα 0,25 s. Η ακτίνα είναι ορατή στο γυμνό οφθαλμό από τα 400 nm μέχρι τα 700 nm. |
| IIM | Όπως η Σειρά 2, όταν δεν παρεμβάλλεται συγκεντρωτικός φακός ή άλλα οπτικά είδη. |
| IIIR | Η ακτίνα βλάπτει τον οφθαλμό. |
| IIIB | Η ακτίνα βλάπτει τον οφθαλμό και μπορεί να βλάψει και το δέρμα. |
| IV | Η ακτίνα είναι πολύ επικίνδυνη για τους οφθαλμούς και το δέρμα, ακόμη και έπειτα από διάχυση σε επιφάνειες. |
Υποσημειώσεις[]
Εσωτερική Αρθρογραφία[]
- Κυμαική Συνοχή
- φως
- Οπτική Ακτινοβολία
Βιβλιογραφία[]
Ιστογραφία[]
 Κίνδυνοι Χρήσης
|
|---|
|
Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες "Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι Επίσης, |
- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν
- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)