Laser

Z encyklopediafantastyki.pl
(Przekierowano z Raser)
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
LEKSYKON FANTASTYKI
science


Laser to generator promieniowania, wykorzystujący zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera ma charakterystyczne właściwości:

  • Jest spójne. Oznacza to, że pojedyncze ciągi falowe światła laserowego mogą mieć wiele kilometrów długości. Gdy rozdzielimy światło laserowe na dwie wiązki (na przykład na płytce światłodzielącej), które przebywać będą drogi o różnej długości, to po nałożeniu wiązek z powrotem na siebie będą one ,,pamiętać swój wspólny początek i na ekranie utworzą obraz interferencyjny. W przypadku światła laserowego ta różnica dróg może wynosić nawet kilkaset kilometrów i wciąż na ekranie zobaczymy obraz interferencyjny. Natomiast w przypadku żarówki, jeśli różnica dróg jest większa niż metr, żadnego obrazu interferencyjnego nie zaobserwujemy.
  • Ukierunkowane, to znaczy ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. Światło lasera jest dobrze ukierunkowane - wiązka laserowa rozszerza się w bardzo małym stopniu. Na przykład impuls laserowy używany do pomiaru odległości Ziemia-Księżyc wytwarza na jego powierzchni plamkę o średnicy zaledwie kilku metrów. Rozbieżność światła z żarówki, nawet ukierunkowanego przy pomocy soczewek, byłaby znacznie większa.
  • spolaryzowane,
  • jest monochromatyczne (to znaczy wszystkie fotony w wiązce mają bardzo zblizoną energię.

W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma.


Spis treści

Emisja Wymuszona

Absorpcja promieniowania (a), emisja spontaniczna (b) i emisja wymuszona. Źródło: Internet.

Emisja wymuszona została opisana przez Alberta Einsteina, który zauważył, że bez występowania tego zjawiska nie mogłoby dojść do równowagi między pochłanianiem i emisją promieniowania. Einstein wyróznił trzy sposoby oddziaływania pomiedzy materią i promieniowaniem:

  • Absorpcja
  • Emisja spontaniczna
  • Emisja wymuszona

Emisja wymuszona (stymulowana) – proces emisji fotonów przez materię w wyniku oddziaływania z fotonem inicjującym. Warunkiem do tego, aby emisja wymuszona nastąpiła, jest równość energii fotonu z energią wzbudzenia atomu. Foton inicjujący emisję nie jest pochłaniany przez materię – pełni tylko rolę wyzwalającą proces. Foton emitowany przez atom ma częstotliwość (a więc również energię), fazę i polaryzację taką samą jak foton wywołujący emisję. Kierunek ruchu obu fotonów również jest ten sam. Światło złożone z takich identycznych fotonów nazywa się światłem spójnym.

Zastosowanie laserów

  • Przemysł:
    • Poligrafia
    • Znakowanie produktów
    • Obróbka materiałów (cięcie, spawanie, drążenie, hartowanie, przetapianie)
  • Militarne:
    • Dalmierze
    • Systemy naprowadzania
    • Komunikacja
    • Systemy niszczące
  • Medycyna:
    • diagnostyka (lasery diagnostyczne)
    • terapia schorzeń (lasery stymulacyjne i chirurgiczne)
    • oświetlanie pola operacji
    • cięcie
    • koagulacji
    • odparowania
  • Telekomunikacja:
    • Nadajniki laserowe przy transmisji światłowodowej
    • Odczyt i zapis informacji na płytach kompaktowych (CD, DVD BluRay)
  • Inne:
    • Lasery są wykorzystywane do tworzenia efektów wizualnych
    • lasery diodowe są wykorzystywane jako wskaźniki podczas prezentacji dydaktycznych
    • Prostoliniowy bieg wiązki lasera wykorzystywany jest w pomiarach geodezyjnych (dalmierze), a także w budownictwie (poziomnice laserowe, generatory linii).

Maser

Maser (ang. Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – urządzenie wzmacniające mikrofale za pomocą emisji wymuszonej promieniowania elektromagnetycznego. Przyrząd elektroniki kwantowej wytwarzający lub wzmacniający promieniowanie elektromagnetyczne mikrofalowe. Ma zastosowanie w urządzeniach radioastronomicznych, radarowych, łączności satelitarnej i kosmicznej. Maser to urządzenie o zasadzie działania identycznej jak laser, ale emitujące promieniowanie w innym zakresie częstotliwości.

Maser skonstruowano w 1952 roku.

Wodorowe wzorce częstotliwości działaja na zasadzie maserowej, na czestotliwości 1420 MHz

Obraz przedstawiajacy źródła emisji maserowej SiO o czestotliwości 43 GHz rozlokowane w poblizu gwiazdy TX Cam. Źródło:Jiyune Yi i in., A&A, 432, 2.


  • Masery Kosmiczne

Emisja maserowa jest powszechnie obserwowana w przestrzeni kosmicznej. Pochodzi ona od kilku molekuł, które dzięki róznym mechanizmom wzbudzania (pompowania), jak promieniowanie, zderzenia czy reakcje chemiczne, przechodzą do stanów metastabilnych i mogą podlegać zjawisku wymuszenia promieniowania.

Masery kosmiczne tworzą się w różnych środowiskach, a najpowszechniej obserwowane są w:

  • Otoczkach gwiazd późnych typów widmowych (masery OH, H2O, SiO)
  • Obszarach powstawania gwiazd (masery (CH3OH, H2O, OH)
  • Obszarach wokół jader innych galaktyk - tzw. megamasery (OH i H2O)
  • otoczkach komet
  • Pozostałosciach po supernowych

Raser

Słowo Raser oznacza typ emisji podobnej do laserowej i maserowej, jednak usytuowanej w obszraez fal radiowych. Dzisiaj dla oznaczenia takiej emisji stosuje się, tak jak dla mikrofal, określenie Maser.

Osobiste
Przestrzenie nazw
Warianty
Działania
Nawigacja
Narzędzia
Pomoc
Szablony