Laser ehk valguskvantgeneraator (1)

Sarnased õppematerjalid

13

pdf

Laserite ajalugu

laser. Käesolevas uurimistöös on lähema vaatluse all erinevad laseritüübid koos nende tööpõhimõtte, ajaloo ja erinevate kasutusotstarvetega. Põgusalt vaadeldakse eestlaste rolli laserite arendamisel ja kasutamisel. 3 Definitsioon Laser tuleneb inglisekeelsetest sõnadest light amplification by stimulated emission of radiation ehk ,,valguse võimendus kiirgusest stimuleeritud eritumise kaudu". Laser on kvantelektroonika põhiseade- kvantgeneraator. Koherentvalguse generaator rajaneb valguse stimuleeritud kiirgusel. Valguse all mõistetakse sel juhul lühilainelist elektromagnetkiirgust (lainepikkus 1mm). Lühidalt laserite ajaloost Aastal 1917 mainis Albert Einstein esimesena looduses esinevat stimuleeritud emissiooni protsessi, mis viitas juba siis palju aastaid hiljem leiutatud laserite tööpõhimõtetele. Veel enne laserit leiutati aga maser (microwawe amplification by

Füüsika

4

doc

Laserid

koherentsusaste, moodistruktuur, polariseeritus, laserikiirte lahknemisnurk, kiirgusvõimsus (alalislaseril) või välke kestus, energia ja ilmumisaja sagedus, kasutegur ja mõõtmed. Aktiivaine oleku järgi eristatakse gaas-, vedelik- ja tahkislasereid. Lisaks saab lasereid liigitada genereeritava kiirguse järgi: iraser (infrapuna-), uvaser (ultraviolett-), raser või xaser (röntgenikiirguse) ja gaser (gammakiirguse laser). Gaaslaserid on argoon-laser, heelium-neoon laser, krüptoonlaser. Tahkislaserid on rubiinlaser, kristall-laser ja vedeliklaseriks on värvlaser. Laseri tüüpideks on veel alalislaser, välklaser ehk impulsslaser (neodüümlaser), süsinikdioksiidlaser, eksimeerlaser, pooljuhtlaser ehk dioodlaser, kemolaserid. Laserite kasutamisel saab laserkiirguse rakendused jagada kahte põhirühma. Esiteks Objektide mõjutamine laserikiirgusega: intensiivne, koondatud laserikiir võib objekti sulatada, aurustada, pihustada

Füüsika

2

docx

Laseri lühiülevaade

koherentsete footonite laviin. Piki kristalli leviv valguslaviin peegeldub kummagi peeglini jõudes kristallidesse tagasi. Iga peegeldus justkui lisaks uue võimendkristalli. Esimese laseri leiutas 1960. aastal USA füüsik Theodore Maiman. Lasereid jagatakse tööreziimi, ergasti ja kiirguri järgi alalislaserid välklaserid (impulsslaser) * neodüümlaser tahkislaser * rubiinlaser * kristall-laser gaaslaser * argoon-laser * heelium-neoon laser * krüptoonlaser süsinikdioksiidlaser eksimeerlaser vedeliklaserid * värvlaser pooljuhtlaser (dioodlaser) kemolaserid Laserkiire omadused 1. Monokromaatilisus 2. Koherentsus 3. Vähene hajuvus 4. Suur võimsus Laseri kasutusvaldkonnad 1. Tööstuses - materjalide täpseks lõikamiseks, laserkeevituseks 2. Elektroonikas - CD-seadmetes, laserprinterites, laserhiirtes, laserskännerites 3. Meditsiinis - hambaravi, silmalõikused, laserkirurgija

Füüsika

3

doc

Laser

aastal ameeriklase Maimani poolt. Laser on üpris eriliste omadustega valgusallikas. Tema poolt kiiratud valgus võib olla erakordselt intensiivne, äärmiselt kõrge koherentsuse astmega ning koondunud väga kitsasse lainepikkuste vahemikku, pealegi võib valgus allikast väljuda kitsa paralleelkiirtekimbuna. Laseri väga intensiivne, rangelt koherentne ja kitsa paralleelkiirtekimbuna leviv kiirgus on toonud talle väga palju kasutusalasid. Laser ei ole mitte üksnes energiarikas ja suure intensiivsusega, vaid ühendab lisaks sellele mõningaid valguslainete jooned raadiolainete mõningate omadustega. Laser on tegelikult lühend sõnade algtähtedestr. Sõna laser on lühend inglisekeelseist sõnadest "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" (valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse varal). Laser kui optiline kvantgeneraator (kvantelektroonika

Füüsika

5

doc

Laserid

võimaldab kiirata kitsaid, koherentseid ja monokromaatilisi valguskimpe. Laseri abil saadakse stimuleeritud kiirgus. Laseri tööpõhimõte seisneb pöördhõive tekitamises optilisse resonaatorisse Lasereid jagatakse tööreziimi, ergasti ja kiirguri järgi. alalislaserid välklaserid (impulsslaser) neodüümlaser tahkislaser rubiinlaser kristall-laser gaaslaser argoon-laser heelium-neoon laser krüptoonlaser süsinikdioksiidlaser eksimeerlaser vedeliklaserid värvlaser pooljuhtlaser (dioodlaser) kemolaserid 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

Füüsika

9

doc

Laserid

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

Füüsika

22

odt

Uurimistöö laserid ja nende kasutamine

......................................................................8 4.LASERI TÜÜBID....................................................................................................................9 4.1 Rubiinlaser.......................................................................................................................9 4.2 Gaaslaser.........................................................................................................................9 4.3 Röntgen laser.................................................................................................................10 4.4 Värvilaser......................................................................................................................10 4.5 Elektronlaser..................................................................................................................10 4.6 Tahkislaser ..........................................................................................

Füüsika

13

docx

Laserid

Ülekantud tähenduses mõistetakse valguse all ka teadmisi või tarkust. [1] Tänapäeval puutume laseritega kokku üpris tihti. Lasereid leidub nii meie arvutite CD-lugejates, kui ka CD-kirjutajates. Samuti kasutatakse lasertehnoloogiat nii meditsiinis, ehituses, tööstuses ja paljus muus, millest meil ei pruugi õrna aimdustki olla. Käesolevas uurimistöös võtangi vaatluse alla just erinevad laseritüübid, laserite ajaloo ja kasutusvaldkonnad. 2 LASERIST ÜLDISELT Laser ehk valguskvantgeneraator ehk optiline kvantgeneraator on indutseeritud kiirguse omadustel põhinev seade, mis tekitab monokromaatilist elektromagnetkiirgust spektri optilises, kas siis ultravioletses, nähtavas või infrapunases osas. Sõna "laser" tuleb ingliskeelsest fraasist light amplification by stimulated emission of radiation, mis sõna-sõnalt tõlkides tähendab valguse võimendamist stimuleeritud kiirguse kaudu [2]. Laserikiirgust eristab muudest valgusallikatest tugev ajaline ja ruumiline koherentsus.

Füüsika

Meedia

Kommentaarid (1)