تحقیق لیزر چیست و چگونه کار می کند

*تحقیق لیزر چیست؟*

نور چهار مشخصه اصلی دارد:

الف- طول موج(length wave) : فاصله بین دو نقطه یكسان موج می‌باشد كه مشخص‌كننده رنگ موج است. با تعیین رنگ انرژی و طول موج می‌توان یك موج را نسبت به دیگر موجها سنجید. بعنوان مثال طول موج‌های كوتاه در طیف مرئی در ناحیه آبی و فوق بنفش قرار می‌گیرد.در حالیكه رنگ قرمز دارای طول موجهای بلندتری می‌باشد. فاصله بین این قله‌های موج آن چنان كوچك است كه واحد آن را نانومتر( ده به توان منفی نه) یا میكرون( ده به توان منفی شش) قرار داده‌اند.

تشعشع الكترومغناطیسی طیف طولانی از موج‌های بلند رادیویی تا طول موج‌های كوتاه اشعه ایكس را شامل می‌شود.

ب- فركانس(Frequency) : فركانس طول موج تعداد موج‌های عبور كرده از یك نقطه در یك فاصله زمانی مشخص می‌باشد. واحد آن سیكل بر ثانیه یا هرتز Hz می‌باشد. فركانس و طول موج به سرعت موج وابسته‌اند.

طول موجهای بلندتر از قبیل نور قرمز در فركانس‌های پائین‌تر از نور آبی قرار دارند ولی فركانس در كل خیلی بالا است( ده به توان چهارده هرتز).

ب-  (Velocity) : سرعت موج تعیین‌كننده تندی عبور موج از یك محیط مشخص می‌باشد. بعنوان مثال سرعت عبور نور در خلاء سیصدهزار كیلومتر در ثانیه می‌باشد. سرعت در محیط‌هایی مثل شیشه یا آب كاهش می‌یابد.

ت: دامنه(Amplitude) : دامنه یا شنت موج با ارتفاع یا بلندی(height) میدان الكتریكی یا مغناطیسی مشخص می‌شود.

برهم كنش نور یا ماده (interaction of light with matter)

از آنجا كه نور دارای میدان الكتریكی و مغناطیسی می‌باشد این میدانها با ماده برهم كنش نشان می‌دهند. میدان مهم میدان الكتریكی است چون با الكترونهای كوچك كه در تركیبات مواد شركت دارند برهم كنش دارد. این الكترونها همصدا و همآهنگ با موج نور وارده نوسان می‌نمایند و می‌توانن تأثیر یا تغییر در عبور نور از یك ماده به چند طریق انجام دهند:

1-   پخش‌كردن(Scsttering) موج نور از مسیر اصلی منحرف می‌شود.

2- انعكاس(Reflection) موج به داخل محیطی خارج از ماده برمی‌گردد.

3- انتقال(Transmission) : موج از یك ماده یا كمترین تغییر شدت عبور می‌نماید.

4- جنب(Absorption) مهمترین پروسه در خیلی جاها جذب می‌باشد كه انرژی موج نور در ماده باقی می‌ماند. مقدار زیادی از انرژی باعث ایجاد حرارت و تغییر در خواص ماده می‌شود.

تولید نور Generation of light  

چندین فرآیند تعیین‌كننده طیف نور باعث ایجاد تشعشع الكترومغناطیسی می‌شوند.

طیف تشعشع: طیف نوری كه از یك جسم ساطع می‌شود شامل رنگها یا نوارهای رنگی جدا از هم می‌باشد. این از طبیعت تولید نور برمی‌خیزد و نشانه آن است كه انرژی نورانی ساطع‌شده از آن جسم دارای مقداری مشخص می‌باشد.

انرژی تمام سیستمها كوانتابی می‌باشد كه این انرژی می‌تواند در بسته‌های جدا از هم جذب یا آزاد شود انرژی سیستم پس از آنكه انرژی جذب سیستم افزایش می‌یابد و در مرحله بعدی آن انرژی آزاد می‌شود مدتی كه این انرژی آزاد می‌شود راندوم یا اتفاقی بوده كه نشر خودبخودی نامیده می‌شود.

انرژی را می‌توان توسط جریان الكتریكی، نور از منبع خارجی، واكنش شیمیایی یا گونه‌های دیگر به سیستم وارد نمود. بهرحال مشخص شده‌است كه یك موج  وارده كه دارای انرژی معینی است می‌تواند آزادشدن موجها را از سیستم برانگیخته تحریك كند و باعث آزاد نمودن دو موج می‌شود. به این حالت نشر برانگیخته می‌گویند. این موجها خواص مهمی دارند.

1- همدوس(Coherent) : موجها به صورت همآهنگ هستند.

2- تك رنگ(Monochromatic) : موجها دارای رنگ یكسانی هستند.

3- شدت بالا(High Intensity) : اگر ما به مقدار كافی از این نورهای همدوس(Coherent) تولید كنیم شدت این بسیار بالاتر از منبع نور غیرهمدوس است.

4- واگرایی كم (Low divergence) :لیزر را در مقایسه با نور غیرهمدوس بوسیله لنز تا قطرهای خیلی كمتری می‌توان باریك نمود.

5- طبیعت ضربانی(Pulsed nature): چون انرژی ورودی را در لیزر می‌توان كنترل نمود انرژی خروجی نیز به دنبال آن تغییر می‌یابد. بنابراین اگر برانگیختگی لیزر با پالسهای كوچك انجام شود لیزر با پالسهای كوچك تولید خواهد شد. این خاصیت خیلی مهم است.

* لیزر مخفف عبارتlight amplification by stimulated emission of radiation می‌باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریك شده است.

* اولین لیزر جهان توسط مایمن اختراع گردید و از یاقوت در آن استفاده شده بود در سال 1962 پروفسور علی جوان اولین لیزر گازی را به جهانیان معرفی نمود و بعدها نوع سوم و چهارم.

* لیزرها كه لیزرهای مایع و نیمه رسانا بودند اختراع شدند. در سال 1967 فرانسویان توسط اشعه لیزر ایستگاههای زمینی‌شان دو ماهواره خود را در فضا تعقیب كردند بدین ترتیب لیزر بسیار كاربردی به نظر آمد.