Laserid (5)

1960. aasta mais õnnestus Ameerika teadlasel Theodore Maimanil luua esimene laserkiir, erepunase valguse impulss. Tema laseriks oli rubiinlaser ( joon.1).
joon. 1
Esimene laser tekitas valgust sünteetilisest rubiinist. Rubiin annab tavalist valgust välklambist ja kiirgab laserivalgust. Sellega oli pandud alus uuele teadusharule, millele leitakse tänapäeval juba sadu ning isegi tuhandeid kasutusi teaduses , tehnikas ja meelelahutuses. Sõna „laser“ on tulnud ingliskeelsest sõnadest light amplification by stimulated emission of radiation mis tähendab „valguse võimendus kiirguse stimuleeritud eritumise kaudu“. Laser on seade, mis võimaldab kiirgata kitsaid , koherentseid ja monokromaatilisi valguskimpe. Laseri abil saadakse stimuleeritud kiirgus. Laseri tööpõhimõte seisneb pöördhõive tekitamises optilisse resonaatorisse paigutatud aines. [5 EE lk.411 ; „ Laserid “ lk.4 ; wikipedia.org./wiki/laser ; google.ee/esimene laser]
Lasereid on erinevaid tüüpe ja neid jagatakse töörežiimi, ergasti ja kiirguri järgi. Suuremad laseri liigid on: alalislaserid, välklaserid, tahkislaseid, gaaslaser, süsinikdioksiidlaser, eksimeerlaser, vedliklaser, pooljuhtlaser ja kemolaser. Neid laseri tüüpe kasutatakse erinevates valdkondades. Tänapäeval kasutatakse sadu erinevaid lasereid. Laserivalgus suudab edastada telefonikõnesid, mängida CD-delt maha muusikat ning lugeda infot arvutite CD-ROM-idelt. Lasereid kasutatakse ka kirurgias. Laserskalpelli abi on võimalik opereerida äärmiselt täpselt ja minimaalse verejooksuga. Laserkiire abil saab ka valutult hambaid puurida. Samuti kasutatakse lasereid veel poodides , vöötkoodi lugemiseks, tööstuses kokkukeevitamisel ja nagu eelpool nimetatud, siis ka kirurgias. [ wikipedia.org./wiki/laser ; „Laserid“ lk.4 ]
Igat sorti valgus, sealhulgas ka laserist, ning loomulik valgus, liigub äärmselt kiiresti – 300 000km/s. Selline kiirus võib tunduda uskumatuna, kuid kosmoses on tegu tohutu suurte vahemaadega. Näiteks asub Päike meist 150 milnjoni kilomeetri kaugusel ning selle valguse jõudmiseks Maale kulub kaheksa minutit. Valge valgus koosneb mitmetest eri lainepikkusega värvidest. Kuid laserikiir koosneb vaid ühte värvi ja ühe lainepikkusega valgusest. Laserikiire värv sõltub peamiselt aktiivainest, mida laseris kasutatakse. Kui selleks on rubiin, punane kalliskivi, siis on ka kiir punane. Võib siis julgelt öelda, et laserikiir koosneb ühest kindlast värvist, kui tavaline lambivalgus koosneb mitmest värvist. Tavalises valguses ei sasu erinevate valguslainete harjad ühes punktis, lained ei liigu ühte sammu. Laseril seevastu asuvad leinete harjad ning põhjad kohakuti, seda nim. koherentsuseks. See muudab laserikiire palju võimsamaks ning võimaldab sellel levida hajumata märksa kaugemale. Mida enam tavalised valguslained allikast eemalduvad, seda rohkem nad hajuvad.(joon.2 ) Seetõttu hajub ka kõige võimsama prožektori valgusvihk lõpuks sootuks. Laserikiire valguslained aga ei haju , vaid jäävad paralleelseks.( joon.3 ) Laserikiir vüib hajumata jõuda Kuule ning tagasi Maale. Puhas värv, koherentsus ja hajumatus muudavad laseris äärmiselt võimsaks ning kasulikuks leiutiseks. [„Laserid“ lk.6-7 ]
joon.2
joon. 3
Kuidas töötab laser?
Enamik lasereid töötab nagu tavaline taskulamp. Laserist väljub valguv, mis saab alguse energiaallikast. Laseri puhul tähendab väljuv valgus aga ülivõimsat kiirt . Nagu seda ütleb ka laseri tähendus inglisekeelst tõlgituna „valguse võimendus kiirguse stimuleeritud eritumise kaudu“. See väljend ütleb täpselt, mis laseri sees toimub. Tüüpine laser koosenb kolmest osast: aktiivelemendist, energiaallikast ning peeglitest, mille koostöö tulemusena sünnibki laserikiir. Joonisel 1, me näeme, et laserkiir on punastvärvi ja asub rubiinlaseris. Laserit ümbritsevad spiraalid on energuaallikad ning paremal pool otsas asub poolläbipaistev peegel . [„Laserid“ lk.8-9]
Laserist elupäästja
Laserid võeti meditsiin kasutusele kohe pärast nende leiutamist. Tavaliselt kasutatakse operatsioonidel meie keha kudede lõikamiseks äärmiselt teravat nuga – skalpelli. Kuid nüüd kasutatakse mõnedel tähtsamatel operatsioonisel laserskalpelli, mis võimaldab teha eriti täpseid lõikeid. Laserskalpelli kiirt võib fokuseerida viisil, mis lubab seda kasutada ka silma- ning ajuoperatsioonide puhul.
Meditsiinis kasutatakse juba mitut erinevat laserid. Ühel neist on aktiivelemendiks süsihappegaas. See laser suleb lõiget tehes kuumuse abil veresooni, mis vähendab haava veritsemist. Argoonlaseriga, mille aktiivelemendiks on gaas argoon, eemaldatakse teatud sorti sünnimärke.
Ksenoonlaser aurustab kõva luukoe . Seda kasutatakse ajupoeratsioonidel koljust läbi puurimiseks. Laserikiir kandub edasi ka mööda kiudoptilist toru ehk endoskoopi, mis sisestatakse patsiendi kehasse. Sel moel võib laserikiire abil lõigata ning kokku „õmmelda“ lihaskude, sulgeda haavandeid, hävitada vereklompe ning sooritada teisi sisemisi operatsioone.
Nõrga nägemisega inimestel on võimalik kasutada nägemise parendamiseks laserravi . Laserikiire abil eemaldatakse osa silma sarvkestast. Operatsiooni käigus antakse sarvkestale uus kuju, mis tähendab, et patsient ei pea enam kandma prille ega kontaktläätsi.( joon.4 ) [„Laserid“ lk. 10-11]
joon. 4
Tööstuslikud laserid
Teadlased püüavad luua aine võimsamaid lasereid, mille kiir on fokuseeritud punktis ülisuure võimsusega. Selliseid lasereid kasutatakse edukalt raketööstuses, eriti kõvade ning rasksulavate metallide töötlemisel.
Fokuseeritud võimas laser suudab näiteks terast kuumutada, sulatada ja sellest läbi tungida . Laseri abil on võimalik teha isegi neljakandilisi auke. Erinevalt teistest lõiketööriistadest pole laserit vaja teritada ning võimas kiir ei jäta räsitud servasid enga liigselt sulanud metalli tükikesi.
Tänapäeval on raske leida füüsikaharu, mille arendamises sel või teisel kombel ei osaleks laserid või vähemasti nendega seotud ideed. Laserite tulekuda astus vana klassikaline, justkui ammu lõplikult valmis teadusharu optika uude ajastusse, sündis mittelineaarne optika. Lasereid kasutatakse veel ka sellistes õppeainetes nagu seda on keemia ja bioloogia . [„Laserid“ lk.12-13 ; Füüsika õpik lk. 90-91]
Laserist meelelahutaja
Üks väheseid võimalusi laserkiirt oma silmaga näha avaneb inimestel suurte muusikaürituste puhul. Pliiatsijämedused mitmevärvilised valguskiirte kimbud sähvivaid kontsertidel muusikaga ühes taktis kõrgel pealtvaatajate peade kohal.( joon.5 )
Vaatemängud, kus kasutatakse lasereid, on alati hoolikalt läbi mõeldud. Võimsad valguskiired ei tohi mingil juhul sattuda pealtvaataja silmadesse . Seetõttu on laserikiired sihitud alati taevasse . Nõrgemad valguskiired ei tee inimese silmale lühikese perioodi vältel halba, kuid selliseid laserikiiri pole pooltki nii huvitav jälgida.
Nagu tavalisedki valguskiired, peegelduvad laserikiired peeglilt. Lasershow´s kasutatakse kiirte suunamiseks mootori abil liikuvaid peegleid, mida juhitakse arvuti abil. Erinevat värvi kiired pärinevad kas erinevatest või siis läbi värviliste filtrite lastuna ühest laserist.[„Laserid“ lk14-15 ; google.ee/laser]
joon. 5
Kuigi me kasutame lasereid oma igapäeva elus, siiski on laserid meile ohtlikud. Laserikiirgust tohib kasutada seal, kus on see ette nähtud. Tuleb kinni pidada ohutusnõuetest. Laserkiidre vaatamine võib olla ohtlik. Ärge vaadake otse laserikiirde. Veenduge, et laser on suunatud silmadest kas üles-või
allapoole (eriti statsionaarsete seadmete puhul). Ärge vaadake laserikiirt ega suunake seda inimestele. Kui tunnete silmades ebameeldivat tunnet (näit. silmade kipitamine), kasutage kaitsevahendeid. Ärge vaadake otse laserikiirde läbi optiliste seadmete.
Isegi suhteliselt nõrk laserikiir, näiteks heeliumineoonlaserist, võib põhjustada silmakahjustusi. Suurema võimsusega laserist silma sattunud kiir võib aga õnnetusohvri jäädavalt pimestada. Seepärast tulebki laseritega töötades tingimata ette panna kasutatavale laseritüübile kohaldatud kaitseprillid. Kuigi laserit kasutatakse laialt silmaravis, oskavad seda teha vaid vastava väljaõppega meedikud.
Laseriga , isegi näiliselt süütu laserosutajaga loenguruumis ei tohi naljatada, see võib kurvalt lõppeda. Laseraparatuuril, samuti kõigi ruumise ustel, kus töötavad laserid, peavad olema kindlasti hoiatusmärgid. ( joon. 6-8 ) [Füüsika õpik lk.83; 5 EE lk.414; google.ee/laseri ohtlikkus ]
joon.6
joon.7
joon.8
Ettevaatust – laserkiirgus! Ettevaatust – laserkiirgus! Ettevaatust! Nähtav ja/või
nähtamatu laserkiirgus.
Väldi otsese või haju-
kiirguse sattumist nahale
või silma!
Laserid tulevikus
Iga aastaga tuleb lasereid, erinevaid laseritüüpe ning nende kasutusalasid aina juurde. Lisaks juba olemasolevate masinate täiustamisele võiksid tekkida sootuks uued tööriistad ning tarbeesemed. Sooviksid ehk endale lasernuuskijat, mis teeks vahet miljonitel erinevatel lõhnadel? Või mis laseraeda, mis lubaks teatud inimesetele ja loomadel siseneda, teised aga jätaks väravataha?
Informatsionirevolutsioon põhineb laseritel. Laserplaadid ning hologrammid talletavad ühe enam teavet. Kiudoptilised kaablid kannavad informatsiooni kiiremine ing kaugemale, takistuseks on ainult vanad süsteemid, nagu näiteks kohalikud telefoniliinid. Kui kogu telefonivõrk põhineks laseril, oleks kogu süsteem 100 korda tõhusam.
Tänapäeval kasutatavad arvutid on elektroonilsed. Kuid tuleviku optilised arvutid oleksid praegustest personaalarvutitest 1000 korda võimsamad. Info edastamiseks kasutatakse laserisähvatust, mis oleks märksa kiirem. Kuid valduse, mitte elektri abil töötavate lülitite ning komponentide loomiseni kulub veel palju aega. [„Laserid“ lk. 28-29]
Kasutatud kirjanud:

• Tuleviku tehnika LASERID „Laserid nüüd ja tulevikus“ Steve Parker
  
• Füüsika õpik 12. klassile leheküljed 83, 90, 91, 94
  
• Eesti Entsüklopeedia 5.osa leheküljed 411-414
  
• http://www.fi.tartu.ee/loengumaterjalid/henn/LASER_2005.ppt
  
• http://www.google.ee/search?hl=et&q=laser&lr =
  
• http://et.wikipedia.org/wiki/Laser
  
• http://www.google.ee/search?hl=et&lr=&q=esimene+laser&start=10&sa=N
  
• http://www.google.ee/search?hl=et&q=laseri+ohtlikkus+&btnG=Otsi&lr =
  

S i s u k o r d
Laserite ajalugu lk. 1
Laserite liigitus lk 1
Laserkiir ja valguskiir lk. 1-2
Kuidas töötab laser? lk. 2
Laserist elupäästja lk. 2
Tööstuslikud laserid lk. 3
Laserist meelelahutaja lk. 4
Laseri ohtlikkus lk. 4-5
Laserid tulevikus lk. 5
Kasutatavaimad laserid lk. 6
Kokkuvõtte lk. 7
Kasutatud kirjandus lk. 8
Kokkuvõte
Laserid on kasutusel olnud juba 20. sajandi lõpust. Laserkiire avastajaks oli Theodore Maimanil ning tema avastas rubiinlaseri. Sõna „laser“ on lühend inglise keelsest väljendist.
Lasereid on üheksat erinevat tüüpi: alalislaserid, välklaserid, tahkislaseid, gaaslaser, süsinikdioksiidlaser, eksimeerlaser, vedliklaser, pooljuhtlaser ja kemolaser.
Laserkiirt kui laserit ennast kasutatakse erinevates valdkondades. Laserkiirt kasutatakse ehitamisel joonlaua asemel, meditsiinis tehakse laseri abil silma operatsioone ning kasutatakse laserskalpelle. Samas on laservalgus ka meelelahutaja. Enamikes klubides kasutatakse muusika kõrvale ka laservalgustus, mis lisab pimedale ruumile valgust ja samas põnevust. Ning kui kasutada õiget tehnikat , siis saab teha laservalguse abil luua erinevaid kujutusi.
Laseri töö põhimõte on väga keeruline, aga enam jaolt võrreldakse laseri tööd taskulambiga. Laserist väljub valgus, mis saab alguse energiaallikast. Laseri puhul tähendab väljuv valgus aga ülivõimsat kiirt.
Samas on ka laserid inimestel ohtlikud. Laserkiirt ei tohi mitte kunagi kellegile silma lasta, see võib väga halvasti lõppeda. Laseriga töötades, tuleb kinnipidada ohutusnõuetest ning lugeda läbi ennem kasutusjuhend. Laser ei ole mänguasi!
Iga aastaga tuleb lasereid, erinevaid laseritüüpe ning nende kasutusalasid aina juurde. Tänapäeval kasutatavad arvutid on elektroonilsed. Kuid tuleviku optilised arvutid oleksid praegustest personaalarvutitest 1000 korda võimsamad. Info edastamiseks kasutatakse laserisähvatust, mis oleks märksa kiirem.