لیزر فیزیک دوازدهم

لیزر

لیزر چیست ؟ واژه لیزر به معنای تقویت نور توسط گسیل القایی تابش است . بنابراین تولید لیزر بر اساس گسیل القایی می باشد .

جذب فوتون و وارونی جمعیت چگونه است ؟ به طور معمول ودر دمای اتاق ، بیشتر الکترونها در تراز انرژی پایینتر قرار دارند و اصطلاحا گوییم که در وضعیت معمول هستند ، اتم ها با گرفتن انرژی ای که مقدار آن برابر اختلاف انرژی دو تراز باشد به تراز بالاتر  می روند و اصطلاحا گوییم که در این حالت وارونی جمعیت رخ می دهد . به این نوع برهم کنش بین اتم وانرژی فوتون فرایند جذب نیز می گوییم .

فرایند گسیل ( جهش الکترون ازتراز انرژی بالاتر به تراز انرژی پایینتر ) به دو صورت می باشد ؟ 1- گسیل خود به خود 2 – گسیل القایی

گسیل خود به خود چگونه است ؟ الکترونها معمولاّ در حالت برانگیخته در مدت ده به توان منفی هشت   باقی می مانند و سپس به طور خود به خود جهشی به تراز پایین  خواهند داشت ویک فوتون گسیل می کنند . به این نوع بر هم کنش گسیل خود به خود گفته می شود ودر گسیل خود به خود فوتون در جهت کاتوره ای گسیل می شود .

گسیل القایی چگونه است ؟ این نوع گسیل توسط اینشتین چنین مطرح شد که اگر فرض کنیم ، اتم در وضعیت وارونی جمعیت قرار دارد ویک فوتون به اتم بتابانیم ، فوتون ورودی ، الکترون برانگیخته را تحریک ( یا القا ) می کند تا تراز انرژی خود را تغییر دهد و به تراز پایینتر برود . برای گسیل القایی انرژی فوتون ورودی باید دقیقآ با اختلاف انرژی های دو تراز یکسان باشد .

سؤ ال :  سه ویژگی عمده گسیل القایی را بنویسید ؟ 1 – یک فوتون وارد می شود و دو فوتون خارج می گردد . به این ترتیب توسط این فرایند تعداد فوتونها را افزایش می دهند و تقویت می کنند . 2 – فوتون گسیل شده در همان جهت فوتون ورودی حرکت می کند . 3 – فوتون گسیل شده با فوتون ورودی هم فاز است . به این ترتیب فوتون هایی که باریکه لیزری را ایجاد می کند هم بسامد هم جهت و هم فاز هستند .

توجه : در گسیل القایی انرژی که توسط چشمه خارجی مناسب تامین می شود تا الکترونها را به ترازهای انرژی بالاتر برانگیخته کند ، می تواند توسط درخشش شدید نور معمولی ویا تخلیه های ولتاژ بالا فراهم شود .

توجه : وارونی جمعیت در یک محیط لیزری ، مربوط به وضعیتی است که تعدادالکترونها در تراز هایی موسوم به  ترازهای شبه پایدار  نسبت به تراز پایینتر بسیار بیشتر باشند . در این ترازها الکترونها مدت زمان بسیار طولانی تری  نسبت به حالت برانگیخته معمولی  باقی می مانند . این زمان طولانی فرصت بیشتری برای افزایش وارونی جمعیت ودر نتیجه تقویت نور لیزر فراهم می کند .

کاربرد لیزر را بنویسید ؟ لیزر دارای کاربردهای فراوانی از جمله در برشکاری ، جوشکاری ، آزمایشهای فیزیک و پژوهش های علمی ، چشم پزشکی ، نجوم ، دندانپزشکی و... است .

توجه : به دلیل انرژی فوق العاده زیاد ومتمرکز پرتوهای لیزری ، توصیه جدی می شود که هیچ گاه به طور مستقیم به نور ایجاد شده توسط لیزر نگاه نکنیم ، چون باعث آسیب چشم می شود .