Efectul laser
- 1. EFECTUL LASEREFECTUL LASER REFERAT LA FIZICĂREFERAT LA FIZICĂ REALIZAT DE SIMIONESCU RĂZVAN CLASA A XII-A ŞTIINŢE PROFESOR COORDONATOR : GHIŢĂ APOSTOL
- 2. Laserul este un dispozitiv optic care generează un fascicul coerent de lumină. Fasciculele laser au mai multe proprietă i care le diferen iază de lumina incoerentăț ț produsă de exemplu de Soare sau de becul cu incandescen ă:ț • monocromaticitate — un spectru în general foarte îngust de lungimi de undă; • direc ionalitate — proprietatea de a se propaga pe distan e mari cu o divergen ăț ț ț foarte mică i, ca urmare, capacitatea de a fi focalizate pe o arie foarte mică;ș • intensitate — unii laseri sunt suficient de puternici pentru a fi folosi i la tăiereaț metalelor. La origine termenul laser este acronimul LASER format în limba engleză de la denumirea light amplification by stimulated emission of radiation (amplificare a luminii prin stimularea emisiunii radia iei), denumire construită pe modelul termenului maserț care înseamnă un dispozitiv similar, func ionând în domeniul microundelor.ț
- 3. Principiile de func ionare ale laserului au fost enun ate în 1916 de Albertț ț Einstein, printr-o evaluare a consecin elor legii radia iei a lui Max Planck iț ț ș introducerea conceptelor de emisie spontană i emisie stimulată. Aceste rezultateș teoretice au fost uitate însă pînă după cel de-al doilea război mondial. În 1953 fizicianul american Charles Townes i, independent, Nikolai Basov iș ș Aleksandr Prohorov din Uniunea Sovietică au reu it să producă primul maser, unș dispozitiv asemănător cu laserul, dar care emite microunde în loc de radia ie laser,ț rezultat pentru care cei trei au fost răsplăti i cu Premiul Nobel pentru Fizică în 1964.ț Primul laser func ional a fost construit de Theodore Maiman în 1960 i avea caț ș mediu activ un cristal sintetic de rubin pompat cu pulsuri de flash. Primul laser cu gaz a fost construit de fizicianul iranian Ali Javan în 1960 folosind un amestec de heliu i neon, care producea un fascicul cu lungimea de undă de 1,15ș μm (infraro ul apropiat), spre deosebire de laserii actuali cu He-Ne care emit înș general în domeniul vizibil, la 633 nm. România a fost a patra ară din lume în care s-au realizat laseri,ț în urma unor cercetări întreprinse de un colectiv condus de Ion I. Agârbiceanu (fiul scriitorului Ion Agârbiceanu). Rezultatul lor a fost raportat în 1961.
- 4. Primul laser
- 5. Laserul este un dispozitiv complex ce utilizează un mediu activ laser, ce poate fi solid, lichid sau gazos, i o cavitate opticăș rezonantă. Mediul activ, cu o compozi ie i parametri determina i, prime te energie din exterior prinț ș ț ș ceea ce se nume teș pompare. Pomparea se poate realiza electric sau optic, folosind o sursă de lumină (flash, alt laser etc.) i duce la excitarea atomilorș din mediul activ, adică aducerea unora din electronii din atomii mediului pe niveluri de energie superioare. Fa ă de un mediu aflat în echilibru termic,ț acest mediu pompat ajunge să aibă mai mul i electroni pe stările de energieț superioare, fenomen numit inversie de popula ieț . Un fascicul de lumină care trece prin acest mediu activat va fi amplificat prin dezexcitarea stimulată a atomilor, proces în care un foton care interac ionează cu unț atom excitat determină emisia unui nou foton, de aceea i direc ie, lungimeș ț de undă, fază i stare de polarizare. Astfel este posibil ca pornind de la unș singur foton, generat prin emisie spontană, să se ob ină un fascicul cu unț număr imens de fotoni, to i avț ând acelea i caracteristici cu fotonul ini ial.ș ț Acest fapt determină caracteristica de coeren ă a fasciculelor laser.ț
- 6. Rolul cavită ii optice rezonante, formată de obicei din două oglinziț concave aflate la capetele mediului activ, este acela de a selecta fotonii genera i pe o anumită direc ie (axa optică a cavită ii) i de a-i recirculaț ț ț ș numai pe ace tia de cît mai multe ori prin mediul activ. Trecerea fotonilor prinș mediul activ are ca efect dezexcitarea atomilor i deci mic orarea factoruluiș ș de amplificare optică a mediului. Se ajunge astfel la un echilibru activ, în care numărul atomilor excita i prin pompare este egal cu numărul atomilorț dezexcita i prin emisie stimulată, punct în care laserul ajunge la o intensitateț constantă. Avînd în vedere că în mediul activ i în cavitatea optică existăș pierderi prin absorb ie, reflexie par ială, împră tiere, difrac ie, există un nivelț ț ș ț minim, de prag, al energiei care trebuie furnizată mediului activ pentru a se ob ine efectul laser.ț În func ie de tipul mediului activ i de modul în care se realizeazăț ș pomparea acestuia laserul poate func iona în undă continuă sau în impulsuri.ț Primul maser i primul laser func ionau în regim de impulsuri.ș ț Caracteristicile fasciculului laser:• Intensitate • Monocromaticitate • Direc ionalitateț •
- 7. Primul LASER cu gaz din România
- 8. Utilizare: • Metrologie • Holografie • Geologie, seismologie i fizicaș atmosferei • Spectroscopie • Fotochimie • Fuziune nucleară • Microscopie • Aplica ii militareț • Medicină: bisturiu cu laser, înlăturarea tatuajelor, stomatologie, oftalmologie, acupunctură • Industrie i comer : prelucrări de metaleș ț si materiale textile, cititoare de coduri de bare, imprimare • Aplicatii industriale: sudarea cu laser, tăierea cu laser, gravarea cu laser, marcare cu laser, crestarea cu laser, sinterizarea selectivă cu laser, sinterizarea prin scânteie cu laser. • Comunica ii prin fibră opticăț • Înregistrarea i redarea CD-urilor iș ș DVD-urilor