EFECTUL LASER Membrii grupei: Crecan Horatiu Oiegar Mihai

Παρουσίαση με θέμα: "EFECTUL LASER Membrii grupei: Crecan Horatiu Oiegar Mihai"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 EFECTUL LASER Membrii grupei: Crecan Horatiu Oiegar Mihai
Iuonas Cristian Clasa a XII-a D

2 Efectul laser Laserul este un dispozitiv optic care generează un fascicul coerent de lumină. Fasciculele laser au mai multe proprietăţi care le diferenţiază de lumina incoerentă produsă, de exemplu de Soare sau de becul cu incandescenţă: - monocromaticitate - un spectru în general foarte îngust de lungimi de undă; - direcţionalitate - proprietatea de a se propaga pe distanţe mari cu o divergenţă foarte mică şi, ca urmare, capacitatea de a fi focalizate pe o arie foarte mică; - intensitate - unii laseri sunt suficient de puternici pentru a fi folosiţi la tăierea metalelor; - coerenţa; - strălucire mare. La origine termenul laser este acronimul LASER format în limba engleză de la denumirea light amplification by stimulated emission of radiation (amplificare a luminii prin stimularea emisiunii radiaţiei), denumire construită pe modelul termenului maser care înseamnă un dispozitiv similar, funcţionând în domeniul microundelor.

3 Principiul functionarii laserului
Laserul este un dispozitiv complex ce utilizează un mediu activ laser, ce poate fi solid, lichid sau gazos, şi o cavitate optică rezonantă. Mediul activ, cu o compoziţie şi parametri determinaţi, primeşte energie din exterior prin ceea ce se numeşte pompare. Pomparea se poate realiza electric sau optic, folosind o sursă de lumină (flash, alt laser etc.) şi duce la excitarea atomilor din mediul activ, adică aducerea unora din electronii din atomii mediului pe niveluri de energie superioare. Faţă de un mediu aflat în echilibru termic, acest mediu pompat ajunge să aibă mai mulţi electroni pe stările de energie superioare, fenomen numit inversie de populaţie.

4 Caracteristicile fasciculului laser
Intensitate Monocromaticitate Directionalitate

5 Intensitate aplicaţia pentru care a fost construit,
În funcţie de tipul de laser şi de aplicaţia pentru care a fost construit, puterea transportată de fascicul poate fi foarte diferită. Astfel, dacă diodele laser folosite pentru citirea discurilor compacte este de ordinul a numai 5 mW, laserii cu CO2 folosiţi în aplicaţii industriale de tăiere a metalelor pot avea în mod curent între 100 W şi 3000 W. În mod experimental sau pentru aplicaţii speciale unii laseri ajung la puteri mult mai mari; cea mai mare putere raportată a fost în 1996 de 1,25 PW (petawatt, 1015 W).

6 Monocromaticitate Majoritatea laserilor au un spectru de
emisie foarte îngust, ca urmare a modului lor de funcţionare, în care numărul mic de fotoni iniţiali este multiplicat prin „copiere” exactă, producând un număr mare de fotoni identici. În anumite cazuri spectrul este atât de îngust (lungimea de undă este atât de bine determinată) încât fasciculul îşi păstrează relaţia de fază pe distanţe imense. Aceasta permite folosirea laserilor în metrologie pentru măsurarea distanţelor cu o precizie extrem de bună, prin interferometrie. Aceeaşi calitate permite folosirea acestor laseri în holografie.

7 Directionalitate În timp ce lumina unei surse obişnuite (bec cu incandescenţă, tub fluorescent, lumina de la Soare) cu greu poate fi transformată într-un fascicul paralel cu ajutorul unor sisteme optice de colimare, lumina laser este în general emisă de la bun început sub forma unui fascicul paralel. Aceasta se explică prin acţiunea cavităţii optice rezonante de a selecta fotonii care se propagă paralel cu axa cavităţii. Astfel, în timp ce un reflector obişnuit de lumină, orientat de pe Pămînt spre Lună, luminează pe suprafaţa Lunii o suprafaţă de aproximativ km în diametru, fasciculul unui laser nepretenţios cu heliu-neon luminează pe Lună o suprafaţă cu diametrul mai mic de 2 km.

8 Stralucire Mare Se referă la faptul că unda laser concentrează o energie foarte mare într-un volum mic. Tipuri de laser sunt: Argonul; Ledul; Rubinul.

9 Utilizare Medicină: bisturiu cu laser, înlăturarea tatuajelor, stomatologie, oftalmologie, acupunctură Industrie şi comerţ: prelucrări de metale si materiale textile, cititoare de coduri de bare, imprimare Aplicatii industriale: sudarea cu laser, tăierea cu laser, gravarea cu laser, marcare cu laser, crestarea cu laser, sinterizarea selectivă cu laser, sinterizarea prin scânteie cu laser. Comunicaţii prin fibră optică Înregistrarea şi redarea CD-urilor şi DVD-urilor Metrologie Holografie Geologie, seismologie şi fizica atmosferei Spectroscopie Fotochimie Fuziune nucleară Microscopie Aplicaţii militare

10 Tipuri de lasere Tipul He-Ne Argon Rubin YAG-Nd GaAIAs LED
Mediul activ gaz solid semicon- ductor Puterea sau energia 5 mW 1,5 W 1 J 250 mJ 10 mW 20 mW Lungimea de unda 632,8 nm 514,5 nm 694,3 nm 1064 nm 820 nm 880 nm Durata pulsului - 350 μ 10 ns Divergenta 1 mrad 5 mrad 20º 40º Diametrul fasciculului 0,8 mm 1 mm 10 mm 5 mm

11 Laserele cu Heliu-Neon (HeNe)
Cele mai raspandite lasere cu gaz. Tubul lor este închis, conţin oglinzile interne şi sursa de alimentare de putere. - Lasere cu oglinzi externe sunt disponibile, dar sunt scumpe. Lungimea de undă este de 632.8nm (portocaliu-roşu). Există lasere HeNe şi cu alte lungimi de undă, dar acestea nu sunt la fel de eficiente si costă mai mult. - Calitatea razei este extrem de bună, nu necesită instrumente optice exterioare, Puterea îi de la 0.5mW la 200mW. Există si lasere HeNe mai puternice, dar sunt mai scumpe. Sunt folosite, ca şi cele cu semiconductori, la măsurări, la tratări de boli, lasershow-uri medii. Nu mai sunt folosite la CD playere si LaserDisc-uri. Spectrul heliului şi a neonului Tub laser HeNe

12 Lasere cu ioni de argon şi kripton (Ar/Kr)
Diferă de cele cu HeNe prin gaz. Pot fi cu oglinzi interioare sau exterioare. Puterea lor este mult mai mare, de la 10mW până la chiar 100W. Lasere cu ioni de argon şi kripton (Ar/Kr). Acestea diferă de cele cu HeNe prin gaz. De asemenea, pot fi cu oglinzi interioare sau exterioare. Diferenţa constă în putere, care este mult mai mare, de la 10mW până la chiar 100W. Acest tip de laser poate produce atat roşu, verde, albastru, care combinat rezultă culoarea albă. De asemenea, unele modele au lungimea de undă ajustabilă. Calitatea razei este foarte bună. Sunt folosite la imprimare de mare performanţă, medicină legală, operaţii, holografie, lasershow-uri mari, cât şi pentru amorsarea altor lasere. Diferitele raze ale unui laser Ar/Kr Acest tip de laser poate produce atat roşu, verde, albastru, care combinat rezultă culoarea albă. Sunt folosite la imprimare de mare performanţă, medicină legală, operaţii, holografie, lasershow-uri mari, cât şi pentru amorsarea altor lasere. Prismă Brewster folosită pentru ajustarea lung. de undă

13 Lasere cu dioxid de carbon (CO2)
Necesită o sursă electrică de alimentare de foarte mare putere. Lungimea de unda este în domeniul IR (10.6um). Calitatea razei este foarte bună. Lasere cu dioxid de carbon (CO2). Necesită o sursă electrică de alimentare de foarte mare putere. Lungimea de unda este în domeniul IR (10.6um). Calitatea razei este foarte bună, şi, datorită puterii de până la 100kW sau chiar mai mult sunt folosite la tăierea, sudarea sau tratarea metalelor, la fabricarea materialelor plastice, tăierea lemnului, cat şi la operaţii medicale.

14 Lasere cu heliu-cadmiu (HeCd)
Au tuburile sigilate, cu oglinzi interne. Sunt mai complexe decat alte tipuri de lasere. Lungimea de undă a razei se situeaza spre spectrul violet şi ultraviolet. Lasere cu heliu-cadmiu (HeCd) Au tuburile sigilate, cu oglinzi interne. Sunt mai complexe decat alte tipuri de lasere din cauza faptului că trebuie controlată presiunea şi temperatura vaporilor de cadmiu. Descărcarea la aceste tipuri de lasere este la o tensiune cuprinsă între 1kV - 2kV şi la un curent în jur de 100mA. Lungimea de undă a razei se situeaza spre spectrul violet şi ultraviolet (442nm sau 325nm). Raza generată de acest tip de laser are o calitate foarte mare, iar puterea este de la câteva zeci până la câteva sute de mW. Din cauza sistemului de control, aceste lasere nu sunt foarte răspândite. Se folosesc în spectroscopie. Laser HeCd

15 Bibliografie