دانلود مقاله لیزر

طرح مساله

سخن این کنفرانس روزنه‌ایست به سوی نور و جهانی از علمی که لیزر نامگذاری شده است. اکنون که لیزر به عنوان یکی از قوی‌ترین منابع انرژی در طبیعت و در اختیار ماست و از این لحاظ حائز اهمیت است، دارای استفاده‌های شایانی نیز در کلیه زمینه‌های علمی می‌باشد و برای پیشرفت‌های در تمامی زمینه‌های علمی، صنعتی اقتصادی و ... به آن نیازمندیم و باید از آن بهره بگیریم. به امید آنکه کشورمان در جهت اجرای این طرح برآید.

اهمیت و ضرورت مساله

امروزه لیزر کاربردهای فوق العاده مهم و قابل توجهی در رشته‌های مختلف علوم، صنعت و پزشکی پیدا کرده است و کمتر شاخه‌ای از تکنولوژی نوین وجود دارد که پرتو لیزر در آن نقشی نداشته باشد.

پرتو خورشید و ستارگان که بارها در قرآن کتاب آسمانی ما بدان‌ها اشاره شده است، به وسیله پدیده شگرف گداخت Fusion به کره ماه هستی می‌بخشد که از انواع تششع خود به خودی و ماهمدوس است ولی جالب توجه آنکه هر روز صبح در ارتفاع حدود 65 کیلومتری کره مریخ تشعشع حاصل از گسیخته برانگیخته در محیط CO2 آن به عنوان یک لیزر طبیعی پر قدرت نمایان می‌شود که انرژی آن معادل انرژی هزاران بمب هسته آی می‌باشد. که این خود تلاش‌های زیادی را جهت بهینه سازی این وسیله پر انرژی فرا می‌خوانند.

اهداف پژوهش

هدف از جمع آوری این مطالب

راهی برای گشودن یک دریچه علمی به سوی لیزر.

آشنایی با چگونگی تشکیل لیزر.

اهمیت و ارزش لیزر در فعالیت‌های مختلف رشته‌های گوناگون.

و از همه مهمتر استفاده از آن و کاربرد لیزر در زمینه‌های گوناگون در دوران اخیر می‌باشد.

فیزیک لیزر:

         لیزر منبع نوری نوین و نیرومندی است حتی یک لیزر با درخشندگی ملایم پرتویی صادرمیکند که به مراتب از پرتو خورشید نیرومندتراست . بسیار از لیزرهای مهم در طیف بینایی عمل میکنند و در میدان بینایی می توان آن‌ها را با عدسی, آیینه ومنشور، متمرکز ،منعکس یا منکسر نمود.

         محدودیت‌های عمده‌ای را که برای منابع نوری کلاسیک ( منابع نوری غیر لیزر) وجود دارد ، میتوان به ترتیب زیر خلاصه کرد:

1 -  انرژی تابشی یک منبع نوری با درخشندگی زیاد در محدوده بینایی نسبتا گسترده‌ای توزیع میشود و منبع نوری تک فام با درخشندگی زیاد عملا وجود ندارد.

2-  ستون اشعه به ندرت موازی هم میباشند و این وضع را به قیمت از دست دادن مقدارمنتابهی ازشدت تابش می توان به طور محدود به دست آورد.

3 – نمیتوان درخشندگی یک منبع نوری گسترده را با ایجاد تصویری از آن زیاد نمود.

در عوض اشعه‌لیزر دارای امتیازاتی فیزیکی به قرار زیر است.

1 – تمام نور صادر شده محتوی یک دسته باریک و موازی هم باشند.

2 – نور ساطع از لیزر طول موج گسترده‌ای دارد که به مراتب کوچکتر از منبع نوری غیر لیزر است.

         نوری که در دسته به حرکت در می‌آید تکفام میباشد و آن را به نام منسجم یا همدوس می‌خوانند. به عبارت دیگر صفات اساسی که نور لیزر را برتر از نور طبیعی قرار می‌دهند عبارت‌اند از:

         درخشندگی زیاد، تکفام بودن و همدوسی تابشی که از بخشهای مختلف منبع نور ناشی می‌‍‌گردد .

         بدین وسیله با عدسی‌های مناسب میتوان تمام شعاع‌های صادر شده‌ لیزر را در منطقه کانونی جمع نمود.

1 – a) در منطقه محدود کانون عدسی، تمرکز اشعه می‌تواند فوق‌العاده پرقدرت باشد تمرکز توان در یک سطح به عبارت دیگر توان در واحد سطح را به نام چگالی توان ( Power Density ) می‌خوانند.

آشکار است که این چنین تمرکز توان روی جسم قادر خواهد بود که تمام تابش لیرز را روی سطح نازکی جذب نماید و با بروز حرارت خارق‌العاده در بافتها منجر به پیدایش پدیده تبخیر شود.

البته در اساس این دسته نورانی لیزر با دسته موازی اشعه خورشید، که از ماوراء یک عدسی و تمرکز آن روی قطعه‌ای از کاغذ که فورا آن را به آتش می‌کشد، تفاوتی نخواهد داشت. پرواضح است که قدرت تمرکزی که از ستون‌ها موازی اشعه لیزر به دست می‌آید با منابع نور غیر لیزر هیچگاه حاصل نمی‌‍گردد.

         به همین مناسبت است که از اشعه لیزر به عنوان منبع پر نیرو و قدرتمند نام میبرند.

کاربرد لیزر در اعمال جراحی بر مبنای موازی بودن ستون اشعه‌ای است که از لیزر ساطع میشود و خصوصیت تکفام بودن عملا نقش عمده‌ای را ایفا نمی‌نماید.

«لیزر چگونه  تولید می شود؟  »

         نور ( تابش الکترومغناطیسی بطور عام ) زمانی تولید میشود که سیستم کوانتم ( اتم – مولکول – یون ) از یک انرژی در تراز بالا به انرژی در تراز پائین انتقال یابد. میتوان چنینی تعبیر کرد که سیستم کوانتم فقط در حالات جداگانه انرژی وجود دارد.E0 = ECystic En وقتی که انرژی در تراز بالاتر Ea به انرژی در تراز پائین ترEb منتقل شود، تفاوت انرژی Ea – Eb  تابش الکترو مغناطیسی را تشکیل میدهد، )

 که n ضریب ثابت پلانک 6 . 6*10 –34 ژول در ثانیه میباشد . تواتر Cystic و طول موج λ تابش الکترومغناطیس به وسیله رابط C = y * λ نمایانده میشود ، که در آن C سرعت نور است معادل CM / s  3 * 10 –10 است .

دو نوع نشر تابش به وسیله اتم امکان‌پذیر است : نشر خود به خودی و نشر برانگیخته :

نشر خود به خودی تابش ( Spontanlous  emission)

به طور اتفاقی در طبیعت به وجود می‌آید  و آن زمانی است که یک اتم در تراز انرژی بالاتر (Ea) تمایل دارد به تراز انرژی پایین Eb) ) که به نام تراز پایدار خوانده میشود برسد ، بدون آن که به عامل تحریکی نیازمند باشد . به عبارت دیگر یک فوتون می‌خواهد خود را از حالت ناپایدارتر در تراز انرژی بالاتر به یک حالت پایدارتر در تراز انرژی پایین‌تر برساند لحظه و زمان انتقال، جهت تابش و قطبی شدن ( پولاریزاسیون‌) آن همگی معیارهای اتفاقی و تصادفی هستند. دنیای کوچک ( ذره )ها پر از نمونه‌هایی است از پدیده نشر خود به خودی تابش. فعالیت پرتوهای هسته‌ای و انتقال خود به خودی اجزا و ذرات متفاوت عنصر مثال‌های بارزی از این پدیده است.

نشر برانگیخته تابش ( Stimulated Emession ): وقتی که یک اتم در تراز انرژی بالاترEa در اثر یک فوتون تحریی به فوتونی تبدیل شود و به تراز انرژی پایین‌تر سقوطنماید‌، آنچنانکه فوتون محرک با فوتون برانگیخته دارای هماهنگی از نظر جهت و قطبی شدن ( پولاریزاسیون ) باشد . میگویند پدیده نشر برانگیخته تابش صورت گرفته است . این پدیده ابتدا به وسیله اینشتن در قرن معاصر توصیف شده اسب جدب         تابش : ( Absorption ) : هنگامی که یک اتم از سیستم کوانتم از تراز انرژی بالاتر Ea به تراز انرژی پایینتر Eb برسد آنچنانکه فوتون آن توسط انرژی درتراز پایین گرفته شود پدیده جذب رخ داده است .

خواص تابش لیزر

قبل از بحث پیرامون کاربرد های لیزر ، ضروری است با جزئیات بیشتر از قبیل پهنای خط لیزر ، درخشندگی ، ثابت سازی فرکانس لیزر ، آشنا شویم .