Fyzikální seminář 2014 Jak zapálit bublinu?? Laserem! Ondřej Tyle.

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Základní experimenty s lasery
Advertisements

OPTIKA ZDROJE ELEKTROMAGNETICKÉHOZÁŘENÍ
Měření charakteristik pevnolátkového infračerveného Er:YAG laseru
Model atomu.
Nové modulové výukové a inovativní programy - zvýšení kvality ve vzdělávání Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem.
Fyzika atomového obalu
Lasery Nikola Pilska Tercie 2010.
44 zdroje světla Jan Klíma.
referát č. 20: ČINNOST LASERU
Světelné jevy a jejich využití
Pevnolátkové lasery Jan Berka1, Július Horváth2, Jan Kraček3
Fotoelektrický jev Jeden z mechanizmů přeměny primárního záření (elektromagnetické) na sekundární (elektronové = beta) Dopadající foton způsobí ionizaci.
1 20. hodina FYZ2/20 Učební blok: Fyzika atomu Učivo: Laser Cíle vzdělávání: Žák: -vysvětlí činnost laseru Studijní materiály: učebnice Fyzika.
Lukáš Král Laser mezi hvězdami.
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) zesilování světla stimulovanou emisí záření Tadeáš Trunkát 2.U.
Pavel Vlček ZŠ Jenišovice VY_32_INOVACE_343
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ EU peníze školám MODERNÍ ŠKOLA – ZKVALITNĚNÍ VÝUKY Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.4.00/ Č.j.: 14863/ Tento.
Světlo Richard Brabec.
Prezentace 2L Lukáš Matoušek Marek Chromec
Světlo a světelné zdroje
Přehled elektromagnetického záření
Světlo.
Světlo.
VNĚJŠÍ FOTOELEKTRICKÝ JEV
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ EU peníze školám MODERNÍ ŠKOLA – ZKVALITNĚNÍ VÝUKY Registrační číslo GP: CZ.1.07/1.4.00/ Č.j.: 14863/ Tento.
Tato prezentace byla vytvořena
Ochrana před neionizujícím zářením PŽP II Teze přednášky Podzim 2009.
Škola:Chomutovské soukromé gymnázium Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Název projektu:Moderní škola Název materiálu:VY_32_INOVACE_FYZIKA1_01 Tematická.
OPTICKÉ JEVY 0PTIKA 01. Úvod Mgr. Marie Šiková
Měkké rentgenové záření a jeho uplatnění
Postavte si Nd:YAG laser
Ionizační energie.
IONIZACE PLYNŮ.
K čemu vede rozladění laserového rezonátoru
Laserový telefon Otto Hartvich Michal Farník Dagmar Bendová.
Elektrický proud v plynech a ve vakuu
BARVIVOVÉ LASERY Vypracovali: A. Pavelka R. Kusák P. Maršíková
Princip laseru Zdrojem energie (např. výbojka) je do aktivního média dodávána energie. Ta energeticky vybudí elektrony aktivního prostředí ze zákl. energetické.
Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) zesilování světla stimulovanou emisí záření.
ZF2/5 Polovodičové optické prvky
Narušování symetrie laserového rezonátoru Týden vědy 2015 Nodari Gogatishvili a Lukáš Caha Gymnázium Christiana Dopplera.
10. Elektromagnetické pole 10.3 Střídavé obvody
Parametry záření z laserové zubní vrtačky a její použití Vypracoval : Filip Janda Garant : Ing. Michal Němec Ph.D.
FYZIKÁLNÍ METODY OBRÁBĚNÍ
Zdroje světla.
Lasery.
Michal Schnürch. Úvod Kde všude Laser najdeme Co to Laser je a jak funguje Zkoumaný Laserový systém (obecně) Jednotlivá měření Závěr.
Lasery made by Aleš Glanc and Vlastimil Zrůst.
Ondřej Hladík, Vladimír Žitka, Jan Kadlčík, Radim Homolka.
Základní experimenty s lasery Danica Ž ilková Ond ř ej Pleticha Ladislav Hustý.
L A S E R Y kvantové generátory světla LASERY Michal Svoboda & Ľuboš Bednárik.
Laser Vytvořil: Patrik Gurín Třída: 9.A.  Laser – Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation  Zdroj elektromagnetického záření  Paprsek.
Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_41_13 Název materiáluLaser AutorMgr.
Přenosová média OB21-OP-EL-ELN-NEL-M Zapojení optického spoje zdroj světla přijímací optický systém modulátor vysílací optický systém zpracování.
Číslo projektuCZ.1.07/1.5.00/ Název školyGymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II Kód materiáluVY_32_INOVACE_32_18 Název materiáluSpektrum.
Elektromagnetické záření. Elektromagnetická vlna E – elektrické pole B – magnetické pole Rychlost světla c= m/s Neviditelné vlny, které se.
Specifické vlastnosti laseru jako zdroje optického záření Princip laseru V čem mohou být lasery nebezpečné ? L A S E R Typy laserů a jejich využití Krize.
Světlo, optické zobrazení - opakování
Základní experimenty s lasery
ZŠ Masarykova, Masarykova 291, Valašské Meziříčí Autor
ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY
Název školy: Gymnázium, Roudnice nad Labem, Havlíčkova 175, příspěvková organizace Název projektu: Moderní škola Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/
Elektromagnetické vlnění
Název prezentace (DUMu): Abiotické podmínky prostředí
VY_32_INOVACE_ Optické snímače
CO2 laser v kufříku Vypracovali: Ondřej Hladík, Matouš Vondrák, Jindřich Šafran, Pavel Souček, Michal Werner.
Kvantová fyzika.
Speciální metody obrábění
Miniprojekt 8 Základní experimenty s lasery
IONIZACE PLYNŮ.
Transkript prezentace:

Fyzikální seminář 2014 Jak zapálit bublinu?? Laserem! Ondřej Tyle

Osnova: Úvod do problematiky Laser Laserová jiskra Co se tam děje? Užití Zdroje 2/11

Úvod do problematiky Bubliny?? Jaký laser?? 3/11 Heyrovského ústav Fyzikální chemie. - Martin Ferus PALS – Jiří Skála 3/11

Laser Laser je zkratka Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.  Zdroj dodává energii na excitaci prostředí.  Vznik inverzní populace. Při přechodu zpět se uvolní energetické kvantum. V rezonátoru se paprsky odrážejí zpět. Uvolnění paprsku polopropustným zrcadlem. Laser je zkratka Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, což je „zesilování světla pomocí stimulované emise záření“. Ze zdroje je do laseru dodávána energie, která excituje elektrony aktivního prostředí do vyšší energetické hladiny. Takto je do vyšších energetických stavů vybuzena většina elektronů aktivního prostředí a vzniká tak tzv. inverze populace. Při přechodu elektronu zpět na nižší energetickou hladinu se uvolní energie ve formě fotonu, kterému se říká energetické kvantum. Aktivní část laseru je umístěna do rezonátoru, který odráží paprsky fotonů zpět na aktivní prostředí a tím se ještě více podporuje stimulovaná emise. Když je paprsek dostatečně velký, projde přes polopropustné zrcadlo ven z rezonátoru. 4/11

Druhy laserů Podle aktivního prostředí: Podle vlnové délky: Plynové lasery - Nejdůležitějšími jsou CO2 laser a excimerový . Kapalinové lasery - Barva paprsku se dá měnit užitím různé barvy kapaliny. Pevnolátkové lasery - Nejvýznamnější je neodymový YAG laser. Polovodičové / diodové lasery - Nejmladší typy laserů. Podle vlnové délky: Do této kategorie patří lasery infračervené, lasery viditelného pásma, ultrafialové a rentgenové lasery. Podle typu buzení: opticky (světlem) - vláknové lasery elektrickým výbojem - CO2, He-Ne, chemicky - chemické lasery používané v armádě elektronovým svazkem tepelnými změnami Lasery lze dělit do mnoha kategorií. Uvedeny jsou zde pouze ty nejvýznamnější. Podle aktivního prostředí: V závislosti na prostředí mohou lasery produkovat různé barvy záření (vlnové délky). Plynové lasery – Nejdůležitějšími jsou CO2 laser a excimerový laser. Dále existují ještě helium-neonový, argon-iontový a jódový laser. Pevnolátkové lasery - Nejvýznamnější je neodymový YAG laser. Využívá syntetický monokrystal yttrium-aluminiového granátu, ve kterém jsou některé yttriové ionty nahrazeny neodymovými. Polovodičové / diodové lasery - Nejmladší typy laserů. K vytváření paprsku dochází v laserovém prostředí s velmi malým objemem. 5/11

PALS PALS – Jiří Skála 6/11

Je jeden z největších laserů v Evropě. Jeho základní vlnová délka je 1315 nm a v jednom pulzu je schopen dodat energii až 1 kJ. Laser je schopen vystřelit jeden pulz o délce asi 350 ps a energii 3 TW. PALS se skládá z řetězce navazujících komponent. Oscilátor generuje pouze slabý pulz, který prochází navazujícími komponenty, které ho zesilují. Poslední komponent tvoří interakční komora, ve které je příchozí laserový paprsek soustředěn do malého terčíku o průměru menšího než 0,1mm. Je jeden z největších laserů v Evropě, využívající jódový laser. Jeho základní vlnová délka je 1315 nm (infračervené světlo) a v jednom pulzu je schopen dodat energii až 1 kJ. Část svazků je možné oddělit od hlavního paprsku s určitým časovým odstupem. Laser je schopen vystřelit jeden pulz o délce asi 350 ps a energii 3 TW jednou za půl hodiny. Laserový paprsek je velmi kvalitní, homogenní, stabilní a při každém výstřelu stejný. PALS se skládá z řetězce navazujících komponent. Počáteční oscilátor generuje pouze slabý pulz, který následně prochází navazujícími komponenty, které ho zesilují. Průměr zesilovačů se postupně zvětšuje a tím se zvětší i průměr paprsku, který se z původních 8 mm zvětší na konečných 290mm. Poslední komponent tvoří interakční komora, ve které je příchozí laserový paprsek soustředěn do malého terčíku o průměru menšího než 0,1mm. Hustota světelného výkonu je zde potom až 1016W/cm2. 7/11

Laserová jiskra Laserová jiskra je jev, který vzniká při fokusování laserového záření v plynném prostředí. V ohnisku pak vzniká dobře definované a relativně horké husté plazma. Obvykle je doprovázeno rázovou vlnou. 8/11

Co se tam děje? Opakovaná ionizace elektronů Syntéza nanočástic (dokonce i organických) Pro nárůst počtu elektronů jsou známy dva mechanismy. První zahrnuje absorbci laserového záření elektrony, které, když přijmou určité množství energie, mohou srážkově ionizovat okolí podle rovnice: 𝑒^−+𝑀→2𝑒^−+𝑀^+ Kde 𝑀 je molekula plynu a 𝑒^− elektron. Při této reakci dochází ke kaskádovému průrazu a koncentrace elektronů roste exponenciálně s časem. Druhý mechanismus se nazývá mnohofotonová ionizace, při které atom či molekula přijme dostatečné množství energie z fotonů a tím je ionizována. Mnohofotonová ionizace se dá zapsat rovnicí: 𝑀+𝑛ℎ→𝑀^++𝑒^− 9/11

Užití Zapalování pohonných směsí Stimulace dopadu mimozemského tělesa do rané atmosféry planet Užití laserové jiskry není moc velké, ale v posledních letech se začala využívat v automobilovém průmyslu jako svíčka do motoru. Pomocí laserového paprsku se bude zápalná směs moci zapálit a svíčky navíc šetří 2%-3% paliva. Laserová jiskra se samozřejmě využívá i pro vědecké účely a to na simulaci dopadu mimozemského tělesa do rané atmosféry planet. 10/11

Zdroje Chem. Listy 99, 109 . 115 (2005) Diplomová práce-Vznik organických molekul iniciovaný procesy o vysoké hustotě energie v planetárních atmosférách(Michal Kamas-Praha 2010) Babánková, D. (2005). Využití velkých laserových jisker pro laboratorní simulaci chemických účinků dějů o vysoké hustotě energie v planetárních atmosférách. Disertační práce, 29-34. Babánková, D., Civiš, S., & Juha, L. (2006). Chemical consequences of laser-induced breakdown in molecular gases. Progress in Quantum Electronics 30, 75-88. Babánková, D., Svatopluk Civiš, & Libor Juha. (2005). CHEMICKÉ PROJEVY LASEROVÝCH JISKER. Chemické listy 99, 109-115. Ferus, M., Kubelík, P., & Civiš, S. (2011). Laser Spark Formamide Decomposition Studied by FT-IR Spectroscopy. The journal of physical chemistry, 12132-12141. Stimulovaná emise. Dostupné z: http://ciselniky.dasta.mzcr.cz/CD/hypertext/JVABW.htm Laser. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Laser Dělení laserů. Dostupné z: http://laser.zcu.cz/wiki/rozdeleni-laseru 11/11