PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : مقاله ای در مورد لیزر



Yaser_Aramesh
2012/03/28, 03:02
مقدمه

فیزیک کلمه ای یونانی و به معنای خواص طبیعت است.پس علم فیزیک را می توان علم مطالعه ی خواص طبیعت تعریف کرد !
فیزیک شاخه های متعددی دارد از جمله فیزیک هسته ای , فیزیک اتمی , نجوم , و....
لیزر یکی از موضاعات گسترده,شیرین و مهم فیزیک است.لیزر یک فناوری است که از قر ن بیستم به بعد نقش بسیار مهمی در زندگی ما یافته.لیزر بیشتر از چیزی که فکرش را بکنید در آسودگی و راحتی ما در زمینه های مختلف نقش دارد.در این مقاله به طور خلاصه به توضیح و تعریف لیزر و کاربردهای آن می پردازیم اما باید بدانید که برای دانستن کامل این فناوری از جمله تاریخچه ی کامل,چگونگی تولید و نحوه ی استفاده ی آن باید صدها یا شاید هزاران کتاب,مقاله و ..... بخوانید !

لیزر چیست ؟

نام Laser مخفف گروه کلمات Light Amplification by Stimulated Emm***on of Radiation و به معنای تقویت نور به روش گسیل القایی است !
اشعه ی لیزر در اصل نوعی نور است که تقویت شده اما تفاوت های بی شماری با نورهای عادی دارد ! لیزر پرتوهای موازی باریکی است که طول موج مشخصی اشته و می تواند بسیار بسیار پرانرژی باشد ! اشعه ی لیزر درخشانتر و قدرتمندتر از هر آن چیزی است که در کره ی زمین می توان ساخت !

گسیل القایی

گسیل القایی فرآیندی است که در آن یک الکترون در اثر تحریک یک فواتون به سطح انرژی پایینتر رفته و در نتیجه یک فوتون دیگر ایجاد می شود.فوتون اولیه ظاهرا دست نخورده باقی می ماند و فوتون جدید نیز با همان زاویه,بسامد,و جهت حرکت فوتون اصلی ایجاد می گردد,به این ترتیب این فرآیند مانند تقویت کننده ی نوری عمل می کند

قابلیت انتخابی لیزر

در 1963 دکتر شاولو قابلیت انتخابی لیزر در حال کار را به نمایش گذاشت.او باریکه ی لیزر را متوجه دو بادکنک (بادکنکی آبی درون بادکنکی شفاف باد شده ) کرد.انرژی باریکه ی لیزر جذب بادکنک شفاف نشد و بدون آسیب از آن می گذشت ولی بادکنک آبی انرژی باریکه لیزر را جذب می کرد و می ترکید.


تاریخچه

در سال 1917 اینشتین یک نظریه با نام گسیل القایی را در مقاله ای بیان کرد و در سال 1953 چارلز تاونز (Charles Townes ) و هکاران او نخستین تقویت کننده ی گسیل القایی را با بکارگیری آمونیاک آزمایش کردند و سیستمی به نام میزر (Microwave Amplification by Stimulated Emm***on of Radiation ) را سا ختند
سپس در سال 1960تئودور مایمن (Theodore H. Maiman ( اولین لیزر را با استفاده از یاقوت قرمز ترکیبی از اکسید آلومینیوم خالص به همراه 5 درصد اکسید کروم ساخت.
اولین لیزر گازی را نیز دکتر علی جوان به همراه دو همکار در آزمایشگاه Bell در آمریکا با استفاده از هلیم و نئون (He و Ne ) ساخت.
در سال 1986 نیز کشف شد که منبع لیزر می تواند نور همدوس تابش کند به گونه ای که دامنه و فاز (زاویه ) آن در تمامی نقاط فضا قابل سنجش و تعیین باشد.

تفاوت های پرتو لیزر با پرتو نور عادی

به طور کلی می توان گفت پرتوهای لیزر با پرتوهای نور عادی 4 تفاوت اساسی دارند
1 : جهتمندی بالا (واگرایی کم ) 2 : شدت بسیار زیاد 3 : تکفامی 4 : همدوسی
یک تفاوت دیگر نیز وجود دارد که هر کسی با چند وسیله ی کوچک که تهیه ی آنها نیز سخت نیست می تواند آن را آزمایش کند
می دانیم که نور عادی پس از عبور از منشور به هفت رنگ اصلی تجزیه می شود اما پرتوهای لیزر اینگونه نیستند و با همان رنگی که وارد شده اند (قرمز,آبی,سبز یا بنفش ) با همان رنگ نیز خارج می شوند

فوتون

طبق نظریه ی ذره ای نور,نور از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده که با سرعت 458/792/299 متر بر ثانیه منتشر می شوند

بسامد (فرکانس)

به اندازه گیری تعداد دفعاتی گویند که یک رویداد تناوبی در واحد زمان اتفاق می افتد.برای محاسبه بسمد باید یک بازه زمانی را مشخص کرده,تعداد رخ دادن یک رویداد را در آن بازه زمانی شمرده و سپس این شماره را بر مدت آن بازه زمانی تقسیم کرد

همدوسی

اگر نور از یک چشمه نور منتشر شده و به دو قسمت تقسیم شود و بتوان با هر کدام از قسمت ها یک چشمه ی جدید ایجاد کرد (در واقع دو چشمه ی ثانویه ایجاد کرد ) چشمه های به وجود آمده را همدوس و امواج منتشر شده از آنان را امواج همدوسی می نامند.

اجزای اصلی سازنده ی لیزر

1 : دمنده یا چشمه انرژی خارجی 2: محیط تقویت کننده یا فعال 3 : خروجی لیزر

دمنده

دمنده یک چشمه انرژی خارجی است که وارونی جمعیت را در محیط لیزری به وجود می آورد.تقویت موج نور یا میدان تابش فوتون تنها در یک محیط لیزری که در آن وارونگی جمعیت بین دو تراز انرژی وجود داشته باشد روی می دهد.
دمنده ها می توانند از نوع اپتیکی ,شیمیایی,گرمایی و الکتریکی باشند به شرط اینکه انرژی لازمی را فراهم کنند که بتواند با محیط لیزری برای برانگیختن اتم ها و ایجاد وارونی جمعیت لازم همراه شود

محیط تقویت کننده

محیط تقویت کننده می تواند جامد,مایع و گاز باشد.این ماده طول موج لیزر را که مستقیما با انرژی موج لیزر رابطه دارد (هرچه طول موج بیشتر باید انرژی کمتر می شود) تعیین می کند

خروجی لیزر

خروجی لیزرها به دو صورت پالسی و پیوسته می باسد.پالس در اصل همتان نوری است که در محدوده زمانی کوتاه تابیده می شود.این محدوده زمانی امروز به کمتر از فمتوثانیه رسیده است

انواع لیزرها

در طبیعت لیزرهای مختلف وجود دارد که بر حسب نوع محیط فعال یا تقویت کننده تقسیم می شوند !

لیزرهای جامد,لیزرهای گازی و لیزرهای مایع

Yaser_Aramesh
2012/03/28, 03:02
لیزرهای جامد

به لیزرهایی که در آنها از جامدات برای محیط فعال استفاده می کنند لیزرهای جامد می گویند.البته نه هر جامدی.جامداتی که به عنوان محیط فعال در لیزرها به کار می روند باید دارای خواص خاصی باشند از جمله شفاف بودن بلور تا بتواند برای برانگیزش محیط فعال وارد آن شود و خود باریکه ی لیزر بتئاند از آن بگذرد.علائه بر این اتم های این جامد باید بتوانند طول موجهای مورد نظر را به وجود آورند.جامدات و بلورهایی که برای ایجاد لیزر به کار می روند معمولا حاوی مقدار کمی ناخالصی هستند که در بلور خالص وجود ندارد.

لیزرهای گازی

در لیزرهای گازی نوع خاصی گاز داخل یک اتاقک شفاف بی درز مانند لامپ ها یا نیون های فلیورسنت در جریان است.وقتی که گاز جریان می یابد,از دو الکترود می گذرد,یکی با بار مثبت و دیگری با بار منفی.الکترونهایی که بین الکترودها جریان دارند الکترونهای داخل اتمهای گاز,در حال جریان را به ترازهای انرژی بالا پمپ می کنند

لیزرهای مایع

لیزرهایی که از مایعات به عنوان محیط فعال استفاده می کنند این مزیت را دارند که یک مایع دارای خاصیت همگنی است و سردکردن آن نیز به سهولت انجام می پذیرد.بعللاوه در مایعات می توان غلظت را به اختیار و سیع و راحت تغییر داد.بالاخره مایع را می توان به آسانی به هر شکل و حجمی درآورد.در صورتی که این خواص در بلورها بطور کامل وجود ندارد و بعلاوه عمل تبلور در آنها احتیاج به دقت و زمان زیادی دارد

کاربرد لیزر در شیمی

در شیمی از لیزر برای ایجاد تغییرات برگشت ناپذیر و جداسازی ایزوتوپها استفاده می شود.
همچنین از لیزر در زمینه ی فوتوشیمی استفاده می شود.البته باید در نظر گرفت که به خاطر بهای زیاد فوتون های لیزری بهره برداری تجاری از فوتوشیمی لیزری وقتی موجه است که محصول نهایی ارزش زیادی داشته باشد.

کاربرد لیزر در زیست شناسی

در علم ریست شناسی مهمترین کاربرد لیزر در نقش یک تشخیص دهنده است.البته در زمینه های دیگری از جمله برای ایجاد تغییرات برگشت ناپذیر در مولکول های زنده و یا اجزای تشکیل دهنده ی سلول هم استفاده می شود

کاربرد لیزر در دندانپزشکی

دکتر تری مایرز (Terry Myers ) سالها پیش در شهر بیرمنگام ایالت میشیگان آمریکا یک دستگاه لیزر دستی سه واتی طراحی کرد که امروزه هنوز هم در زمینه ی دندانپزشکی در کشورهای کانادا,مکزیک,گواتمالا,ایتا یا,ترکیه,سنگاپور,سوئیس , استرالیا و ....استفاده می شود.این وسیله باریکه های لیزری 064/1 میکرونی تابش می کند.هنگام استفاده از این لیزر حتما باید از عینکهای محافظ مخصوص استفاده کرد زیرا در غیر اسن صورت به شبکیه ی چشم آسیب می رسد !
امروزه نمونه های جدیدتر و بهتر از این لیزر در کشورهای صنعتی و پیشرفته به تولید می رسد

کاربرد لیزر در صنعت

قطعا بیشترین استفاده از لیزر در زمینه های صنعتی است زیرا امروزه با پیشرفت بشر صنعت به شدت رو به رشد است و برای این رشد نیاز به بسیاری چیزها از جمله لیزر دارد !
از لیزر در صنعت برای جوشکاری لیزری,برش دادن صفحات فلزی سخت از جمله فولاد و تیتانیوم و برش بلورهای الماس,مسافت یابی و سیستم های امنیتی هوشمند استفاده می شود.
از لیزر در صنعت فناوری اطلاعات کاربرد زیادی دارد. استفاده در چاپگرها و اسکنرها و همچنین ذخیره ی اطلاعات بر روی دیسک های اطلاعاتی (CD و DVD) و همچنین خواندن اطلاعات از این دیسک ها بر روی دستگاه های پخش کننده و یا CD Rom ها و DVD Rom ها از جمله استفاده های لیزر در فناوری اطلاعات است

کاربردهای نظامی

کاربرد نظامی لیزر یکی از عمده ترین زمینه های استفاده از این فناوری است
مهمترین کاربردهای نظاممی لیزر عبارتند از : فاصله یاب ها,علامتگذاری بر روی اهداف,سلاحهای هدایت انرژی,
مزایای استفاده از لیزر در زمینه ی نظامی مانند وزن,پیچیدگی و قیمت کمتر نسبت به رادارهای معمولی


سخن پایانی

لیزر نقشی بسیار مهمی در زندگی ما ایفا می کند و ما بسیاری از پیشرفت ها را در زمینه ی جراحی ها,فناوری اطلاعات,صنعت,شیمی و ...... مدیون این چیز شگفت انگیز هستیم.کشور ما در این زمینه به سطح بسیار خوب و قابل قبولی رسیده طوری که دانشمندان جوان ما در مستندهای داخلی از افشای اطلاعات در مورد آزمایشات و فعالیت های لیزری خودداری می کنند تا مبادا کشورهای بیگانه سوء استفاده کنند


گردآوری : یاسر آرامش

Castiel
2012/03/28, 03:48
خیلی عالی بود یاسر جان
کاربرد لیزر در زندگی امروز خیلی زیاد شده و آگاهی از کاربرد و انواع اون خیلی جالب خواهد بود.

Yaser_Aramesh
2013/09/04, 13:14
تصویر زیر یک تلسکوپ قدرتمند لیزری را نشان می دهد که ستاره شناسان با استفاده از آن در حال مشاهده ی کهکشان راه شیری هستند .

22934