منو
 کاربر Online
293 کاربر online
تاریخچه ی: ماهیت نور همدوس لیزر

V{maketoc}

! شرح عمل لیزری:‏

عمل لیزرها بستگی به ((گسیل القایی)) دارد. که به وسیله ((ضرایب انیشتین|ضریب انیشتین)) B21 مشخص می شود. ((میزر)) ‏به معنی تقویت ((کهموج)) به وسیله گسیل القایی تابش است و ((لیزر)) به همان معنی برای ((نور)) است. ‏((میزر))ها مدتی قبل از لیزرها به وجود آمدند. علت عمده این که ، ((اتلاف انرژی)) حاصل از فرآیند رقیب ((‏گسیل خود به خودی)) در طول موج های بلند خیلی کمتر است (A21.B21=V3).‏

مجموعه ای از اتم ها یا مولکول ها با ((تراز انرژی|ترازهای انرژی)) (1) و (2) را در نظر می گیریم که تحت ‏تابش نوری به فرکانس V12 قرار گرفته اند. هر اتم در حالت (1) دارای احتمال در واحد زمان B12P(V12) برای اضافه کردن یک ((فوتون)) و در نتیجه تضعیف نور است در حالی که هر اتم حالت ( 2) دارای ‏احتمال B12P(V12) برای اضافه کردن یک فوتون و در نتیجه ((تقویت نور)) است.‏

! مکانیزم ((همدوسی لیزر|تابش همدوس لیزری)):‏

سرشتی های تابش ((لیزر)) به طور کامل از این واقعیت ناشی می شود که تابش گسیل شده دقیقا دارای ‏همان فاز و جهت تابش القایی است. به عبارتی اگر تقویت بر تضعیف فزونی یابد اتم های بسیاری را ‏می توان وادار به تابش همدوس کرد. در حالت های عادی ، تعداد اتم ها در حالت (1) بیشتر از اتم ‏های حالت (2) اند. به طوری که در ((تعادل گرمایی)) ، جذب با ضرب e-hv/KT که ((گسیل القایی)) غالب می ‏آید. برای به دست آوردن تقویتی خالص باید تجمع به صورت N2 معکوس گردد.
TK/νh
این کار ، به هر میزانی ، در((نور مرئی|ناحیه مرئی)) ، به تنهایی کافی نیست. زیرا تعداد زیادی از اتم های ‏برانگیخته به طور خودبه خودی یعنی غیر همدوس فرو می افتند و از نقطه نظر تقویت همدوس تلف ‏می شوند. برای جبران کردن این اتلاف ، تقویت همدوس را ، با در برگرفتن تابش یک در ((حفره تشدید)) ‏کوک شده به فرکانس V12 ، می افزایند. در نواحی مرئی و فروسرخ یک چنین حفره ای زوج آینه ‏موازی با ضریب انعکاس بالا ، هر کدام واقع در یک انتهای ماده مورد ((تجمع معکوس)) حاصل می شود.‏

((امواج ساکن|امواج ایستاده)) حاصل از انعکاسات متعدد بین دو انتهای این حفره دامنه ای به مراتب بیشتر از امواج ‏متحرکی دارند که تنها عبور ساده ای از درون ماده را ارائه می کنند. از آنجایی که حفره برای نور ‏دقیقا عمود بر ((آینه لیزری|آینه)) تنظیم شده است. لذا باریکه فرودی از انتهای آینه ( یکی از آینه ها کمی قابلیت ‏عبور دارد) به شدت جهت دار است.

! ((عوامل اتلاف تابش لیزری)):‏

((پاشندگی مواد|پاشندگی)) را می توان تا حد ده سانتی متر در هر کیلومتر کوچک کرد. علاوه بر آن چون رفتار تابش ‏طوری است که گویی از یک نوسانگر غیر میرای تنها ، به جای تعداد زیادی نوسانگر نامربوط به هم ‏، منشا گرفته است. لذا ناشی از ((تعریض دوپلری|جابه جایی دوپلر)) یا فشار ، یا حتی ناشی از طول عمر طبیعی ، هیچ ‏پاشندگی فرکانسی به وجود نمی آید. بنابرین نوار ((طول موج)) می تواند فوق العاده باریک باشد و ‏محدودیت آن اساسا توسط پارازیت های گرمایی یا پایداری حفره تشدید معین می شود. ‏

برای یک ((لیزر گازی)) ν/ ν ∆ که معرف پاشندگی نوری لیزر می باشد، ممکن است از مرتبه 14-10 ‏باشد. که همان مرتبه افت و خیز گرمایی و مکانیکی آینه است. این را می توان با حد دوپلر عادی که ‏حدود 6-10 است، مقایسه کرد. این چگالش انرژی چه از نظر فضایی و چه طیفی علت اصلی شدت ‏زیاد میزرها و لیزرهاست.

در اکثر موارد انرژی به صورت تپه هایی به طول عمر چند میکرو ثانیه یا کمتر گسیل می شود. یعنی ‏چگالش نیز زود گذر است. قدرت قله ای تابش حاصل از یک ((لیزر یاقوت)) چند مگاواتی چیزی حدود 1012 مرتبه بیشتر از قدرت تابش خورشید در همان ((زاویه فضایی|زاویه باریک فضایی)) و نوار فرکانسی است. اما این ‏تپه فقط -710 ثانیه عمر دارد. از طرق مختلف دست یابی به ((تجمع معکوس)) در اینجا بحث نخواهد شد، ‏زیرا تعداد کتاب های قابل دسترس در این زمینه بسیار زیاد است. ‏

! ((پمپاژ لیزر)):‏

اصل عمومی ، عبارت از انتخاب یک تراز فرا پایدار (2) و تجمع آن از طریق فروافت از تراز بالاتر ‏‏(3) است که خود به وسیله ((جذب|جذب تابش)) به طول موج های کوتاه تر ، از حالت پایه به آن حالت رسیده ‏است، این فرآیند به ((پمپاژ نوری)) (1) موسوم است به طور مثال ، در لیزر یاقوت نور قرمز 6943 ‏آنگستروم از طریق فروافت اتم های ناخالص کرومیوم از یک تراز فرا پایدار (2) به حالت پایه (1) به ‏وجود می آید.

روش دیگر پمپاژ نوری به وسیله ((لیزر گازی هلیوم - نئون)) نشان داده شده است. از آنجایی که تمام ‏ترازها تیزند. لذا انرژی فقط می تواند در نوارهای بسیار باریک ((فرکانس)) جذب شود و برانگیزش ‏توسط درخشی از تابش پیوسته بسیار ناموثر خواهد بود. در عوض تراز (2) در ((نئون)) از طریق ‏برخورد با اتم های هلیوم فرا پایدار به همان انرژی ، حاصل از یک ((تخلیه الکتریکی)) مداوم تجمع می ‏یابد. گذار لیزری (1) <--- (2) به حالت پایه پایان نمی یابد. بنابرین تراز (1) تجمع نسبتا کوچکی دارد، ‏و عمل معکوس کردن تجمع می تواند بدون فرا پایدار شدن تراز (2) تحقق پذیرد. در واقع هر دو ‏تراز(1) و (2) به زیر ترازهای متعددی شکافته می شوند. در این فرآیند خطوط متعدد فروسرخ و لیزر با نور قرمز ایجاد می شود. ‏

! ((لیزر پالسی)):

برخلاف آنچه در حالت جامد انتظار می رود تراز (2) به جای نوار ، یک تراز تیز است زیرا تراز پر ‏3d یون کرومیوم توسط الکترونهای خارجی از تاثیر میدان های ((بلور)) محفوظ می ماند این تراز به ‏وسیله گدازهای غیر تابشی از ((نوار)) عریض (3)تجمع می یابد، در این حالت انرژی به ((شبکه بلوری|شبکه کریستالی)) ‏منتقل می شود. درخشی از تابش پیوسته برای برانگیختن اتم ها به تراز (3) به کار می رود. به علت ‏برانگیزش درخشی و نیاز به اتلاف انرژی شبکه ، این لیزر به صورت تپش کار می کند. بازتاب های ‏متعدد به صیقل کردن و ((نقره اندود)) کردن سطوح انتهایی خود ((یاقوت)) حاصل می شود. ‏

! ((طیف نمایی)) با لیزرها و میزرها:‏


*گونه های وسیعی از میزرها و لیزرهای گازی و جامد تا کنون ساخته و پرداخته شده اند که تمامی ‏ناحیه طیفی از ((کهموج)) تا فرابنفش نزدیک را ، هر چند عموما در فرکانس های ثابت معینی ، در بر می ‏گیرند.

*ایجاد لیزرها برای ((امواج فرابنفش|ناحیه فرابنفش)) دور موضوع به مراتب مشکل تری است. زیرا در فرکانس های بالا ‏گسیل خود به خودی و اتلاف از طریق بازتاب به ((سرعت)) افزایش می یابند.

*تا این اواخر استفاده از لیزرها در طیف نمایی به علت عدم قابلیت کوک آنها به ((فرکانس)) های دلخواه ‏، محدود بود و معمولا به طور تصادفی می شد از یک منبع با فرکانس ثابت برای تجربه معین استفاده ‏کرد. ‏

*((طیف نمایی رامان)) یک استثنا در این مورد است: طول موج تابش فرودی می تواند کاملا دلخواه ‏انتخاب شود، و شدت زیاد لیزر به طور قابل توجهی مشکلات ناشی از ضعیف بودن خطوط رامان را ‏کاهش می دهد. ‏

! کاربردهای ((همدوسی لیزر|نور همدوس لیزر)):‏

*برای سایر شاخه های طیف نمایی توسعه لیزرهای رنگین دورنمای هیجان انگیزی را عرضه می ‏دارد. لیزرهای رنگین در گستره وسیعی از طول موج ها نور تابند، و تقویت در هر طول موج دلخواه ‏از ((نور مرئی)) تا ((اشعه مادون قرمز|فروسرخ)) را می توان با انتخاب یک ((رنگ)) مناسب و جدا کردن نوار موجی مورد نیازاز ‏طریق ((توری پراش)) تا ((تداخل سنج)) ، به دست آورد.

*از طریق روش دو برابر کردن ((فرکانس)) می توان گشتره ((طول موج)) را به ناحیه فرابنفش گسترش داد. ‏با به کار بردن یک لیزر رنگین کوک پذیر به عنوان منبع پایه برای ((طیف نمایی جذبی)) می توان از یک ((طیف سنج|‏طیف نگار)) متعارف صرف نظر کرد.

*شدت یک ((لیزر)) رنگین را می توان به آسانی تا حدی بزرگ کرد که بتواند تجمع هر حالت ‏برانگیخته شده مناسبی را ، که از طریق یک گذار تابشی از حالت اساسی به دست می آید، اشباع ‏کند. این بدان معنی است که می توان تجمع حالت پایه و حالت برانگیخته شده را واقعا با همدیگر ‏برابر کرد. در این صورت می توان اثرهای گوناگونی را در حالت برانگیخته نظیر جذب به حالتی ‏باز هم بالا تر ، فرآیندهای فرو پاشی برخوردی و تابشی و انتقال انرژی برانگیختگی به حالت ‏های مجاور را مورد بررسی قرار داد.

*باید اضافه کرد که لیزرها وسیله ای فوق العاده مفید در یک آزمایشگاه طیف نمایی برای کارهای ‏ساده ولی اساسی نظیر تنظیم طیف نگارها ، میزان کردن ((تداخل سنج)) ها و به دست آوردن شکل ‏های خطی ، دستگاه های مفیدی هستند.

*از لیزرها به طور وسیعی در ((طیف سنج پلاسما)) به عنوان وسایل تشخیص برای اندازه گیری ‏مستقیم ((دما)) و ((چگالی الکترونی)) استفاده می شود.‏

! مباحث مرتبط با عنوان:

*((آینه لیزری))
*((تجمع معکوس))
*((تخلیه الکتریکی))
*((تقویت نور))
*((پمپاژ لیزر))
*((پمپاژ نوری))
*((حفره تشدید))
*((عوامل اتلاف تابش لیزری))
*((کهموج))
*((گسیل القایی))
*((‏گسیل خود به خودی))
*((لیزر))
*((لیزر گازی))
*((لیزر گازی هلیوم - نئون))
*((لیزر پالسی))
*((میزر))
*((نور همدوس))
*((همدوسی لیزر))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 شنبه 17 تیر 1385 [08:21 ]   6   مجید آقاپور      جاری 
 یکشنبه 09 بهمن 1384 [07:29 ]   5   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 09 بهمن 1384 [07:27 ]   4   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 09 بهمن 1384 [07:24 ]   3   مجید آقاپور      v  c  d  s 
 یکشنبه 01 آذر 1383 [11:49 ]   2   نفیسه ناجی      v  c  d  s 
 دوشنبه 04 آبان 1383 [15:56 ]   1   حسین خادم      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..