+- سیستمی‌ها (http://forums.systemiha.ir)
+-- انجمن: برق و رباتیک (روبوتیک) (http://forums.systemiha.ir/forumdisplay.php?fid=22)
+--- انجمن: برق (http://forums.systemiha.ir/forumdisplay.php?fid=23)
+--- موضوع: لیزر چیست؟ (/showthread.php?tid=52)
لیزر چیست؟ - afarin - 2016/03/09
لیزر
کلمه LASER مخفف Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation به معنای تقویت نور توسط نشر القایی تابش می باشد . در واقع لیزر پرتو تقویت شده نور می باشد .
درسالیان خیلی دور انسان بطور اتفاقی آتش را کشف کرد و به مرور زمان با یادگیری استفاده از آتش و بکار بردن آن در مراحل مختلف زندگی، کیفیت زندگی خود را متحول کرده بود. از جمله، استفاده از نور و روشنایی آتش بود که در تاریکی شب به کمک آن دل غارهای محل سکونت خود را روشن و نورانی میکرد. چند صد قرن زمان لازم بود تا انسان بتواند با اختراع الکتریسیته منبع قویتری برای تولید نور و روشنایی در شب داشته باشد. بفاصلة زمانی نسبتاً کوتاهی انسان توانست این منبع نورانی را متحول کرده و با استفاده از آن ابزار قدرتمند و کارآمدی به نام لیزر را بسازد.
شروع اختراع لیزر به زمان آلبرت انیشتن و نظریة نشر القایی بازمی‌گردد (1917) ولی شاید خود انیشتن هم نمیتوانست در ذهن کاربردی به این وسعت برای لیزر در نظر بگیرد تا اینکه بعد از سالها مطالعه و تلاش، دانشمند آمریکایی میمن موفق به ساخت اولین لیزر و استفاده از تئوری نشر القایی گردید (1960).
در این زمان بود که نظرات فراوانی در مورد استفاده‌های مختلف از لیزر در ذهن دانشمندان و نویسندگان داستانهای علمی تخیلی شکل میگرفت و هر یک با ابداع وسیله‌ای تخیلی نحوة استفاده از نور لیزر را در آینده توصیف میکردند. ساخت فیلمهای علمی تخیلی که در آنها فضا‌نوردان با در دست داشتن تفنگهای لیزری با مهاجمان به کرة زمین مبارزه میکردند و!!!! به اوج خود رسیده بود. البته ارزش این داستانها و تخیلات در پیشبرد علم و تنولوژی بر هیچ‌کس پوشیده نیست و بسیاری از دانشمندان و مخترعین بزرگ با پیروی از این پیشگویی‌ها بود که موفق به اختراع وسیله‌ای جدید و یا کشف پدیده‌ای نادر گردیدند.
بدلیل هزینه‌های خیلی سنگین در راه تولید لیزرهای پرتوان، لیزر در سالهای اولیه کاربرد زیادی نداشت و استفاده از نور لیزر محدود به مراکز دانشگاهی و آزمایشگاههای تحقیقاتی بود. ولی به تدریج با پیدا کردن کاربردهای جدید و سرمایه‌گذاری در تولید صنعتی آن بتدریج هزینه‌ها کاسته شده و با گذشت کمتر از نیم قرن از ساخت اولین لیزر، این تکنولوژی به کارآمدترین ابزار مورد استفادة بشر در آمده است. امروزه لیزر با زندگی بشر متمدن آمیخته شده به ترتیبی که در کلیة مراحل زندگی بشر بصورت غیرقابل انکاری وابسته به لیزر شده است. بعنوان مثال می‌توان از دستگاههای CD-ROM و DVD-ROM در مصارف خانگی ویا دستگاههای Barcode Reader در فروشگاههای زنجیره‌ای یا فیبرهای نوری در مخابرات و بمبهای لیزری در صنایع نظامی نام برد.
جدید‌ترین وسیلة تولید نور لیزر دیودهای لیزر هستند که با طول‌موجهای متفاوت و توانهای از 0.5 میلی وات تا 50 وات بیشترین کاربرد را در صنعت و پزشکی پیدا کرده‌اند. بعلت سهولت کار با این دیودها، قیمت نسبتاً مناسب و حجم کوچک آنها، امکان بهره‌گیری از این کشف بزرگ در جایجای زندگی بشر فراهم شده است.
امروزه لیزرهای قدرت‌مندی در حد ده‌ها و حتی صدها وات ساخته شده که در صنعت کاربردهای فراوان دارد. از جمله سوراخکاری و برش فلزات ضخیم تا قطر 2 سانتیمتر و در مواردی هم در جوشکاری و اتصال سخت بین فلزات بکار میروند.
اولین لیزر حالت جامد ( یاقوتی ) در سال 1960 توسط دانشمند آمریکایی میمن Maiman ) ( و اولین لیزر گازی ( هلیوم ـ نئون ) بوسیله دانشمند ایرانی علی جوان ساخته شدند.
نوری که توسط لیزرها تولید می شود خصوصیاتی نظیر تک رنگی، جهت مستقیم، قدرت بسیار و کوهرنت بودن - که این نور را از سایر منابع نوری متفاوت می سازد - دارند .
اصول لیزر
اصول اساسی تولید آن به این صورت است که اتمها و مولکولها در سطوح انرژی مختلف ( بالا یا پایین ) قرار دارند. با استفاده از گرما می توان اتمها و مولکولهای موجود در سطوح پایین را تحریک کرده و به سطوح بالاتر برد. این اتمها و مولکولها با تابش نور مجدد به سطح انرژی قبلی خود باز می گردند.
در منابع نوری معمول ، اتمها و مولکولهای تحریک شده تابش نور را به صورت مستقل از یکدیگرو به رنگهای مختلف و با طول موجهای متفاوت انجام می دهند. حال اگر هنگامی که یک اتم تحریک شده است ، نوری با طول موج مشخص را به آن بتابانیم ، اتم به گونه ای تحریک میشود که تابشی هم فاز با طول موج نور تحریک کننده از خود می تاباند. بنابراین این نور تابیده شده باعث تقویت نور تحریک کننده می شود. حال اگر این فرایند را در مقادیر وسیع انجام دهیم یعنی تعداد زیادی اتم را به وضعیت تحریکی ببریم و سپس همه را با یک طول موج تحریک کنیم ، یک دسته نور کاملاً کوهرنت (Coherent) خواهیم داشت ، یعنی نوری با یک فرکانس یا رنگ که در آن تمام اجزا با یکدیگر هم فاز می باشند و لذا بسیار قدرتمند خواهند بود.
نمای یک دیود لیزری
[attachment=40]
آفرین کماندار