• توجه: در صورتی که از کاربران قدیمی ایران انجمن هستید و امکان ورود به سایت را ندارید، میتوانید با آیدی altin_admin@ در تلگرام تماس حاصل نمایید.

تولید پرتوی لیزر

parisa

متخصص بخش
تولید پرتوی لیزر
20131108200801531_1.jpg


برای تولید پرتوی لیزر اتم ها را به گسیل القایی وا می دارند. اگر برای اتمی سه تراز درگیر (به صورت شکل مقابل) در نظر بگیریم. E[SUB]٠[/SUB] ترازی است كه الكترون ها در حالت پایه قرار دارند و E[SUB]٢[/SUB] ترازی است كه الكترون ها وقتی در آن قرار می گیرند حالت برانگیختگی را برای اتم ایجاد می كنند و به سرعت به تراز پایین تر انتقال می یابند.


E[SUB]١[/SUB] ترازی است كه الكترون ها وقتی در آن قرار می گیرند برای مدتی به تراز پایین تر نمی روند به عبارتی E[SUB]١[/SUB] تراز شبه پایدار است.

در این شرایط اگر فوتونی با انرژی ٢
20131108200814593_hf.jpg
را به اتم بتابانیم الكترون از تراز E[SUB]٠[/SUB] به تراز E[SUB]٢[/SUB] می رود (كه یك حالت برانگیخته است) و باید پس از مدت بسیار كوتاهی به تراز پایین تر و پایدارتری برود. البته ممكن است به تراز E[SUB]٠[/SUB] برود یا این كه به تراز E[SUB]١[/SUB] نقل مكان كند.

تقریباً در چنین شرایطی نیمی از اتم هایِ برانگیخته حالت E[SUB]١[/SUB] و نیمی دیگر حالت E[SUB]٠[/SUB] را انتخاب می كنند. حال اگر مجدداً فوتون ٢
20131108200814593_hf.jpg
تابیده شود الكترون های موجود در تراز E[SUB]٠[/SUB] به تراز E[SUB]٢[/SUB] می روند كه در برگشت نیمی از آن ها به تراز E[SUB]١[/SUB] و نیمی به تراز E[SUB]٠[/SUB] خواهند رفت.

اگر بارها این كار تكرار شود الكترون اكثر اتم ها در حالت E[SUB]١[/SUB] یعنی تراز شبه پایدار قرار می گیرند، به عبارتی اكثر اتم ها (و الكترون های آن) آماده گسیل القایی می شوند.

حال اگر فوتونی با انرژی به یكی از اتم ها برخورد كند آن اتم دو فوتون با انرژی ١
20131108200814593_hf.jpg
گسیل می كند كه خود آن ها در برخورد با اتم های دیگر چهار اتم را به گسیل القایی وا می دارند و این چنین 8 فوتون با انرژی ١
20131108200814593_hf.jpg
گسیل می شود و بعد از مدتی تعداد بسیار زیادی فوتون با انرژی ١
20131108200814593_hf.jpg
گسیل می شود.

201311082008030_2.jpg



برای درك بهتر این موضوع می توان آن را به ریزش بهمن تشبیه نمود. بعد از تجمع بیش از اندازه برف روی یك شیب مناسب (همانند تجمع الكترون ها روی تراز E[SUB]١[/SUB] ، البته تراز E[SUB]٠[/SUB] مثل شیب صفر درجه و E[SUB]٢[/SUB] مثل شیب تقریباً ٩٠ درجه است كه هیچ كدام مناسب ریزش بهمن نیستند). شرایط برای ریزش بهمن آماده می شود.

20015610813881148315626118909212515317724.jpg

برف ها تحت جاذبه گرانش زمین هستند ولی همچنان در مقابل سرخوردن مقاومت می كنند تا اینكه یك تحریك خارجی (صدا، لرزه و یا ضربه …) به قسمت كوچكی از برف، آن را به حركت در می آورد و آن برف با ضربه ایی كه به برف های سر راه خود وارد می كند آنها را نیز به حركت درآورده و بعد از مدتی برفِ بسیار زیادی به سمت پایین سرازیر می شود.

حال برگردیم به بحث خودمان و ببینیم كه بعد از تولید فوتون های زیاد، این فوتون ها چگونه به طور موازی (همانند شكل سمت راست) از دستگاه خارج می شوند.

همان طور كه در شكل زیر می بینید (مربوط به لیزر هلیوم نئون است) آینه ایی با 95% بازتابش در جلو و آینه ای با ١٠٠ % بازتابش در عقب محفظه ایی كه اتم های گاز آن در حال گسیل القایی هستند، قرار دارد.

2013110820080762_4.jpg



216195202278423181237601431502103417162146.jpg

فوتون هایی كه موازیِ محورِ دو آینه نباشد خارج شده و فوتون هایِ موازی بارها توسط این دو آینه بازتاب می شوند و بدین ترتیب پرتوی خروجی یك پرتوی موازی خواهد بود و چون بسامد تمام فوتون های تولید شده یكسان است پرتوی خروجی تك بسامد (تك رنگ) می باشد. این دو مشخصه مهم از پرتوی لیزر است یعنی:

1- موازی بودن پرتو

2- تك رنگ بودن پرتو

با توجه به نوع ماده دستگاه لیزر (ماده ایی كه قرار است اتم های آن گسیل القایی انجام دهند) لیزرها به انواع مختلفی تقسیم می شوند كه در شكل زیر چند نوع آن را می بینید.

20131108200811125_6.jpg



توان خروجی لیزرها نیز متفاوت است كه كاربردهای متفاوتی را برای ما به ارمغان آورده اند (مثل دستگاه های پزشكی و صنعتی و موارد تزییناتی).

در شكل های زیر چند مورد از كاربردهای آن را می بینید.

20131108200812656_untitled-1.jpg






مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا
 
بالا