Efectul Laser

Efectul LaserElevii: Raduta Mihai-BogdanTudor Ionut PetrisorProfesor coordonator: Francu Stefania

CuprinsUtilizariTerminologieTipuri de lasereIstoricDespre 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 lasereLaserul cu gazBazat 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 semiconductorLa 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 ntrebuineaz pe larg n chirurgie i n terapie. Cu raza laser introdus prin pupil se sudeaz retina desprins de pe globul ochiului i se corecteaz defectele de vedere. Interveniile chirurgicale efectuate cu bisturiul laser traumatizeaz mai puin esuturile vii. n plus, radiaia laser de mic putere grbete cicatrizarea rnilor i exercit o influen asemenea acupuncturii. n ingineria genetic i nanotehnologii (tehnologii care opereaz cu obiecte de dimensiunile 10-9 m), cu ajutorul laserului se taie i se combin fragmente de gene, molecule biologice i obiecte cu dimensiuni de ordinul milionimilor de milimetru.

Medicina Tehnica laser se ntrebuineaz pe larg n chirurgie i n terapie. Cu raza laser introdus prin pupil se sudeaz retina desprins de pe globul ochiului i se corecteaz defectele de vedere. Interveniile chirurgicale efectuate cu bisturiul laser traumatizeaz mai puin esuturile vii. n plus, radiaia laser de mic putere grbete cicatrizarea rnilor i exercit o influen asemenea acupuncturii. n ingineria genetic i nanotehnologii (tehnologii care opereaz cu obiecte de dimensiunile 10-9 m), cu ajutorul laserului se taie i se combin fragmente de gene, molecule biologice i obiecte cu dimensiuni de ordinul milionimilor de milimetru.

Spectroscopie

Analiza unei lumini albe care se refracta printr-o prisma optica

Operatiuni militare

Bibliografiewww.wikipedia.com

Google