LASER: 7 belangrike feite wat u moet weet


Contents [show]

Wat is 'n laser?

LASER staan ​​vir "ligversterking deur gestimuleerde uitstraling van straling", is 'n instrument waarin lig uitgestraal word deur die proses van optiese versterking deur gestimuleerde emissie van elektromagnetiese straling. Die eerste laser is uitgevind en ontwerp deur Theodore Maiman in die jaar 1960. Die ontwerp van hierdie instrument is beïnvloed deur die teoretiese werke van Charles Hard Townes en Arthur Leonard Schawlow en Die lig wat deur 'n laser uitgestraal word, is koherent van aard, dws die fase- verskil is ook konstant. Hierdie toestel word gebruik vir 'n wye verskeidenheid toepassings op die gebied van medisyne, navorsing, vervaardiging, militêre, ens.

Wat is gestimuleerde emissie?

'n Elektron teenwoordig wat 'n laer energietoestand beklee absorbeer 'n mate van eksterne energie teenwoordig in die vorm van lig (fotone) of hitte (fonone) om 'n hoër energietoestand te beset en hierdie e-oorgang van een toestand na 'n ander is slegs moontlik wanneer die energieë van die foton of fonon is gelyk aan die energie-verskil tussen hierdie 2-toestande. Daarom is hierdie elektrone of atome in staat om slegs 'n spesifieke frekwensie van lig vir oorgang te absorbeer.

Die elektrone kan nie vir ewig in die hoër opgewekte toestand bly nie. Hulle is geneig om terug te keer na hul grondtoestand. Hierdie elektrone word soms ekstern beïnvloed om van 'n hoër opgewekte toestand na 'n laer opgewekte toestand of grondtoestand te val. Die foton wat na die hoog-laag-oorgang uitgestraal word, stem ooreen met die ekstern-voorsiene foton in terme van rigting, fase en golflengte. Hierdie proses van vrystelling van fotone word na verwys as gestimuleerde emissie en dit vorm die basis van laserwerk.

Vir gestimuleerde emissie is die eerste vereiste om die elektrone of die atome met behulp van 'n versterkingsmedium op te wek, want in 'n normale medium is die aantal atome in die laer energietoestand groter as in die hoër energietoestande by die termiese ewewig toestand dus, die tempo van absorpsie oorskry die tempo van gestimuleerde emissie in normale media.

Demonstrasie van gestimuleerde emissie, Beeldbron: V1adis1av bydraes), Gestimuleerde emissieCC BY-SA 4.0

Wat is 'n Maser?

MASER of “Mikrogolfversterking deur gestimuleerde emissie van straling", is 'n toestel waarin koherente mikrogolf-elektromagnetiese emissie gegenereer word deur versterking deur gestimuleerde emissiemodus. Maser het in 1953 by die Columbia Universiteit uitgevind deur die wetenskaplike James P. Gordon, Charles H. Townes en Herbert J. Zeiger. Masers het hul toepassings in toestelle soos atoomhorlosies en radioteleskope. Masers kan ook elektromagnetiese straling produseer wat in die reeks van radio en infrarooi behoort.

'n Waterstof radiofrekwensie ontlading in 'n waterstof maser. Beeldbron: Courtesy NASA/JPL-Caltech
Waterstof maser

Wat is die verskil tussen 'n laser en 'n maser?

Laser vs Maser

LASERMASER
Hierdie instrument produseer koherente elektromagnetiese emissie oor 'n wye frekwensiereeks (hoofsaaklik die sigbare, UV- en IR-frekwensie).Maser produseer koherente elektromagnetiese emissie met frekwensie in die mikrogolf- en radiofrekwensiereeks.
Hierdie instrument word gebruik vir 'n wye verskeidenheid toepassings op die gebied van medisyne, navorsing, vervaardiging, militêre, ens.Hierdie instrument word hoofsaaklik vir mikrogolfkommunikasie en in verskeie astronomiese instrumente gebruik.
Hierdie instrument werk gewoonlik deur opwindende atome van Helium, Neon, Koolstofdioksied, ens.Hierdie instrument werk gewoonlik deur opwindende atome van Ammoniak, Waterstof, ens.

Wat is 'n versterkingsmedium?

In lasers is versterkingsmedium of optiese versterkingsmedium 'n materiaal wat die krag van die ligstraal wat gegenereer word, versterk. Die winsmedium vergoed vir die kragverlies as gevolg van die resonator. Die versterkingsmedium versterk die lig deur energie op te neem deur die proses van elektriese pomp (of soms optiese pomp). Die versterkingsmedium kan van verskeie tipes wees soos Nd:YAG (neodimium-gedoteerde yttrium aluminium granaat YAG lasers) medium, Yb: YAG (ytterbium-gedoteerde YAG) medium, gallium arsenied, gallium nitried, of indium gallium arsenied halfgeleier medium, keramiek versterk medium, optiese vesel medium, ens.

Hoe werk 'n laser?

Oor die algemeen bevat hierdie instrumente 'n versterkings- of versterkingsmedium, 'n pompmeganisme en 'n stelsel vir die verskaffing van optiese terugvoer. Lasers werk op die beginsel van foto-elektriese absorpsie en gestimuleerde emissie. Hierdie instrumente het 'n aanwinsmedium wat 'n vaste, vloeibare of gasvormige materiaal kan wees. Hierdie medium ontvang die eksterne energie en rig dit na die atome of elektrone om hulle op te wek na hul hoër energietoestande en hierdie materiaal kan aangepas word in terme van vorm en grootte, konsentrasie en suiwerhede.

Bevolkingsinversie verwys na die toestand waar die aantal deeltjies teenwoordig in 'n hoër opgewekte toestand die aantal deeltjies teenwoordig in die laer opgewekte toestand oorskry het. In hierdie toestand sal gestimuleerde fotonemissietempo die tempo van energie wat deur die elektron geabsorbeer word, oorskry. Daarom word die ligstraal wat in die vorm van fotone uitgestraal word, versterk.

'n Optiese holte is binne die toestel teenwoordig. Dit is hoofsaaklik 'n paar spieëls (ook genoem uitsetkoppelaars) wat aan elke kant van die versterkingsmedium teenwoordig is om die ligstraal heen en weer te laat bons deur die medium wat versterk word elke keer as dit die spieël tref, en een van die twee spieëls is gedeeltelik deurskynend wat 'n bietjie lig daardeur laat ontsnap en as die spieëls wat teenwoordig is geboë is, kom die lig uit in die vorm van 'n smal straal en as die spieëls plat is, is die ligstraal uitgesprei.

Komponentbeskrywings. : 1. Die Gainmedium. 2. Die Pompenergie. 3. Die Hoë reflektor. 4. O/P koppelaar. 5. die Ligstraal.
Beeldbron. Gebruiker: TatouteLaserCC BY-SA 3.0

Wat is die twee werkswyses van 'n laser?

Koherente ligstraal kan óf in gepulseerde modus óf in kontinue modus gegenereer word.

Gepulseerde modus werking van 'n laser:

In gepulseerde modus volg die optiese krag die patroon van 'n puls en het 'n herhalingstempo gebaseer op 'n sekere tydsduur. Die gepulseerde modus word gebruik vir die opwekking van hoë drywingspulse deur die tempo van pulse te verlaag. Die proses van ablasie en boor wat hoë drywingsuitsette vereis het, het dikwels gepulste modus by piek pulskrag gebruik. Prosesse wat die toepassing van nie-lineêre optiese effekte vereis, gebruik die gepulseerde modus wat staatmaak op die maksimum pulskrag of energie. Soms kan versterking in kontinue modus nie bereik word nie, dus word die gepulseerde modus gebruik.

Deurlopende modus werking van 'n laser:

In deurlopende modus bly die uitsetkrag konstant oor tyd. In hierdie modus is die frekwensievariasie weglaatbaar en beïnvloed dit nie die lasertoepassing nie. Hierdie modus vereis 'n bestendige pompbron sodat die populasie-inversie van die versterkingsmedium bereik kan word. Deur die lasers voortdurend teen hoë kragvlakke te pomp, kan dit lei tot skade aan die laser as gevolg van oormatige verhitting. Om hierdie rede het die deurlopende modus 'n beperkte kraguitsetvlak. Hierdie modus word hoofsaaklik vir eksperimentele en mediese doeleindes gebruik.

Wat is die toepassings van lasers?

Toepassings van lasers

Militêre toepassings van laser

Verskeie soorte lasers soos koolstofdioksiedlasers wat infrarooi lig werk en uitstraal, word vir verskeie militêre toepassings gebruik. Die aarde se atmosfeer is relatief meer deursigtig vir infrarooi ligstrale. As gevolg van hierdie rede blyk sulke lasers doeltreffend te wees vir militêre afstandbepaling deur metodes soos LIDAR (ligopsporing en afstandbepaling) te gebruik. Die laserstraal verskaf inligting oor die afstande van die waarnemer en die teikenposisie.

Mediese toepassings van laser

IR-lasers, Excimer-lasers wat in die mediese veld gebruik word.

Industriële toepassings (sny en sweis) van laser

Lasers verskaf hoëkragstrale wat effektief kan wees vir verskeie industriële toepassings soos sweisproses, etsproses, pen- en boorproses, bekledingsvoorbereiding en lasergebaseerde sny vir harde metaal of glas-snyproses, ens. Deesdae word hierdie instrumente ook gebruik vir oppervlak skoonmaak wat behels die uitwissing van die onsuiwerhede en kontaminante van die oppervlak van 'n materiaal. Die mede2 gebruik vir gravure op materiale en hierdie toestelle word ook gebruik in die selektiewe vervaardigingsprosesse van SLS of Selektiewe laser sintering.

Navorsingstoepassings van laser

Die SILEX (Skeiding van isotoop deur laser opwekking) prosedure wat gebruik word om uraan te verryk, behels ook IR laser, verskeie ander belangrike toepassings soos die vervaardiging van mikrofluïdiese toestelle behels ook die gebruik van hierdie instrumente aangesien die gewone plastiese poli (metielmetakrilaat) 'n goeie absorberend middel is. van IR-golwe.

Vir meer inligting oor laser Besoek hier

Sanchari Chakraborty

Ek is 'n ywerige leerder, tans belê in die veld van Toegepaste Optika en Fotonika. Ek is ook 'n aktiewe lid van SPIE (International Society for Optics and Photonics) en OSI (Optical Society of India). My artikels is daarop gemik om kwaliteit wetenskapnavorsingsonderwerpe op 'n eenvoudige dog insiggewende manier aan die lig te bring. Wetenskap ontwikkel sedert die vroegste tye. So, ek probeer my deel om die evolusie te ontgin en dit aan die lesers voor te lê. Kom ons koppel deur https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Onlangse plasings