Laser Mária Podstrelená

je zariadenie, ktoré pomocou stimulovanej emisie vydáva koherentné svetlo. Jednotlivé „fotónové vlny, z ktorých je koherentné svetlo zložené, vibrujú a pohybujú sa synchronizovane, takže v podstate získame jedin elektromagnetickú vlnu Stimulovaná emisia – nastáva vo vzbudených atómoch vonkajším pôsobením. Túto emisiu môže vyvolať len fotón rovnakej frekvencie, akú má fotón, ktorý emisiou vzniká.

História a princíp Prvý laser zostrojil roku 1960 Theodore Maiman. Laserový zväzok vytvoril tak, že do špeciálnej tyče z umelého rubínu vysielal záblesky obyčajného svetla Zosilnenie svetla vzniká vďaka stimulovanej emisii Ide vlastne o druh luminiscencie (svätojánske mušky, TV obrazovky, žiarivky), pričom elektróny z vybudených stavov neprechádzajú na základné stavy za sprievodu vyžiareného fotónu spontánne (náhodne) ale vplyvom interakcie s iným fotónom zodpovedajúcej vlnovej dĺžky Takto vyžiarený „nový“ fotón má rovnakú frekvenciu aj fázu ako „pôvodný“ fotón

Vďaka umiestneniu do rezonátora, spontánne vyžiarený fotón opakovane prechádza materiálom, vyvoláva stimulovanú emisiu a takto vznikajúce fotóny vyvolávajú ďalšiu stimulovanú emisiu - dochádza k lavínovému efektu. Pochopiteľne, spontánna emisia prebieha aj naďalej a po určitom čase môže prevážiť „balík“ fotónov pochádzajúci od iného spontánne vyžiareného fotónu. Tento čas (v jeho priemernej hodnote) udáva koherentnú dĺžku Niektoré druhy laserov je možné „ladiť“ (meniť vlnovú dĺžku vyžiareného svetla) v úzkom rozsahu, ak sa zabezpečí zhoda rezonančnej vlnovej dĺžky rezonátora a oblasti zosilnenia aktívnej látky

Lasery vytvárajú teda svetlo neobyčajných vlastností Laserové svetlo je vysoko monochromatické Neónové svetlo je monochromatické v pomere1 : 106 avšak v prípade lasera ostrosť dosahuje hodnôt až 1 : 1015 Laserové svetlo je vysoko koherentné jednotlivé vlny (vlnové klbka) laserového svetla môžu byt dlhé niekoľko sto kilometrov. Koherentná dĺžka vlnových klbkov obyčajnej žiarovky je spravidla menšia ako jeden meter Laserové svetlo je vysoko smerové má malú rozbiehavosť; odchyľuje sa od presnej rovnobežnosti len v dôsledku rozptylu na výstupnej clone lasera

Hlavné typy laserov Tuholátkové lasery, kde aktívne prostredie je tvorené tuhými kryštalickými prípadne amorfnými látkami, ktoré sú primesované vhodnými iónmi (napr. rubín, CaF2 a pod.) Plynové lasery, ktorých aktívne prostredie tvorí látka v plynnom stave, napr. argón, dusík alebo CO2, prípadne zmes plynov, napr. heliovo-neónový laser Polovodičové lasery, kde aktívne prostredie sa budí prevodom elektrónov z valenčného do vodivostného pásu polovodiča. Vzhľadom na veľké zosilnenie postačí ako odrazové plochy rezonátorov použiť rovnobežné konce polovodičového kryštálu, preto sú ich rozmery veľmi malé a nachádzajú široké uplatnenie

Chemické lasery, v ktorých sa na budenie aktívneho prostredia používa energia uložená v chemickej väzbe molekúl alebo atómov. Vo všetkých chemických laseroch je rozhodujúcim budiacim mechanizmom teda chemická reakcia. Majú najväčšiu účinnosť zo všetkých vymenovaných typov. Účinnosť väcšiny laserov nedosahuje ani jedno percento Farbivové lasery, ktorých aktívne prostredie tvoria roztoky organických farbív. Majú mimoriadne veľké pásmo preladitelnosti Kvapalné lasery - Laserujúcim prostredím je kvapalina: roztok zlúčeniny organického farbiva v etylalkohole, metylalkohole alebo vode. Takýmto farbivom môže byť napr. kumarin alebo rodamin. Budenie laserovej kvapaliny sa deje ožiarením buď viditeľným alebo ultrafialovým svetlom. Po ožiarení vydáva kvapalina svetlo s mnohými vlnovými dĺžkami, na ktoré možno laser prelaďovať zmenou dĺžky rezonátora. Výkon farebného lasera môže dosiahnuť aj 100W.

Použitie Vďaka vysokej koherencii a monochromatickosti je možné v laserovom lúči sústrediť veľkú energiu na malej ploche, čo je základ použitia na rezanie a vŕtanie materiálov. Napríklad kónické otvory pre ventily motorov sa dajú dnes najekonomickejšie vyrobiť laserom Ďalšie aplikácie využívajú malú rozbiehavosť a koherentnosť - optické dátové médiá (CD, DVD, Blu-ray, magnetooptické disky), meracie aplikácie. Monochromatickosť a možnosť rýchlej modulácie je využitá v optických komunikáciách V medicíne:dermatológii, plastickej chirurgii, neurochirurgii, urológii, gynekológii, stomatológii, v priemysle – na zváranie veľkých kusov ťažkých kovov. Produkujú totiž teplotu až 5000°C. dokážu presne zvárať aj taviť, robiť zárezy do diamantov

Bezpečnosť lasery kategórie I – sú relatívne neškodné aj pri priamom pohľade do lúča a pre ich použitie neplatia takmer žiadne obmedzenia. príkladom sú lasery použité v CD prehrávačoch a čítačkách čiarového kódu. Max. výkon 0,4 mikroW lasery kategórie II – nemali by spôsobiť poškodenia oka, pretože oko sa zatvorí za 0,25s. Tento čas nestačí na poškodenie buniek zraku. Max. výkon 1mW lasery kategórie III – v spojitom režime emitujú žiarenie vo viditeľnej oblasti spektra, ktorého výkon nepresahuje 5mW, a v pulznom režime zväzok o výkone menšom než 0,5W. Difúzny odraz žiarenia nespôsobuje poškodenie zdravia lasery kategórie IV – svojimi parametrami presahujú max. hodnoty triedy III. Pri týchto laseroch aj difúzny odraz spôsobuje vážne poranenia vrátane popálenín (presnejšie, pri ~50 W ťažké popáleniny, od 200 W výkonu prerežú človeka napoly, od 10 kW vyššie ostanú z človeka len dymiace topánky) podľa všetkých známych bezpečnostných noriem musí byť PP lasera tejto triedy človeku zneprístupnený klietkou

Obrázky

Ďakujem za pozornosť