پایان نامه ليزر چيست

پيش گفتار

امروزه تقريباً همه ليزر و موارد كاربرد آن را مي دانند . در تمام دنيا و به ويزه در كشور با استفاده از ليزر و مشتقات آن به طور شگفت انگيزي افزايش داشته است .

هم چنين ليزر در پژوهش هاي علمي و براي محدوده وسيعي از دستگاههاي علمي موارد مصرف پيدا كرده است . برتري ليزر در اين است كه از منبعي براي نور و تابش هاي كنترل شده تك فام و پرتوان توليد مي كند . تابش ليزر با پهناي نور طيف هاي باريك توان تمركزيابي مي شود . چندين برابر درخشانتر از خورشيد است .

ليزر كشفي علمي مي باشد كه به عنوان يك تكنولوژي در زندگي مدرن جا افتاده است . ليزرها به مقدار زياد در توليدات صنعتي ، ارتباطات نقشه برداري و چاپ مورد استفاده قرار مي گيرند .

فصل اول

ليزر چيست 

ريشه لغوي

کلمه ليزر (LASER) از حروف ابتداي عبارت “تقويت نور بوسيله گسيل القايي تابش” (Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation) در لاتين ساخته شده است که معمولاً در طول موجهاي مادون قرمز نزديک ، مرئي و ماوراي بنفش طيف الکترومغناطيس مي‌باشد. به گسيلهاي ليزر گونه طول موجهاي بلندتر ناحيه ميکروويو “ميزر” (MASER) گفته مي‌شود. ليزر اصولاً به منبع نور همدوس و تکرنگ گفته مي‌شود.

 

تاريخچه ليزر

پيشنهاد استفاده از گسيل القايي از يک سيستم با جمعيت معکوس براي تقويت امواج ميکروويو بطور مستقل بوسيله وبر (Weber) ، جوردون (Gor، don) زيگر (Zeiger) ، تاونز (Townes) ، باسو (Basov) و پروخورو (Prokhorov) داده شد. اولين استفاده عملي از چنين تقويت کننده‌هايي توسط گروه جوردون ، زيگر و تاونز در دانشگاه کاليفرنيا انجام شد. اين گروه نام ميزر (MASER) را که از ابتداي حروف “Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation” تشکيل شده بود براي آن برگزيدند.

اولين ميزر با استفاده از گذار ميکروويو در مولکولهاي آمونياک (NH3) ساخته شد. در سال ۱۹۵۸ اولين بار پيشنهاد فعاليت ميزر در فرکانسهاي نوري در مقاله‌اي توسط اسکاولو (Schawlow) و تاونز داده شد. در سال ۱۹۶۰ يعني کمتر از دو سال ديگر ، ميلمن (Mailman) موفق به ساخت ليزر پالسي ياقوت شد. اين ليزر پيوسته کار (CW) که ليزر گازي هليوم نئون بود، در سال ۱۹۶۱ توسط علي جوان ايراني ساخته شد. در سال ۱۹۶۲ نيز پيشنهاد ليزرهاي نيمه ‌هادي مطرح گرديد.

 

سير تحولي و رشد  

اختراع ليزر به سال ۱۹۵۸ با نشر مقالات علمي در رابطه با ميزر اشعه مادون قرمز و نوري بر مي‌گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزايش تحقيقات علمي توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گرديد. در بخش ارتباطات نيز کارشناسان توانايي ليزر را که جايگزين ارسال يا مخابره الکتريکي شود، تأييد نمودند. اما اينکه چگونه پالسها را مخابره نمايند، مشکلات زيادي را بوجود آورد. در سال ۱۹۶۰ دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از ليزر استفاده کردند. ليزر ، نور خيلي زيادي را توليد نمود که بيش از ميليونها بار روشنتر از نور خورشيد بود. متأسفانه پرتو ليزر مي‌تواند خيلي تحت تأثير شرايط جوي مثل بارندگي ، مه ، ابرهاي کم ارتفاع ، چيزهاي موجود در آزمايشهاي مربوط به هوا از قبيل پرندگان قرار گيرد.

دانشمندان نيز طرحهاي جديدي را جهت حمايت نور از برخورد با موانع را پيشنهاد نمودند. قبل از اينکه ليزر بتواند سيگنالهاي تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم ديگر موجبر فيبر نوري بود که شرکتهاي مخابراتي براي ارسال صدا ، اطلاعات و تصوير از آن استفاده مي‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونيکي بر پايه فوتونها استوار مي‌باشد. تکنولوژي تسهيم طول موج يا رنگهاي مختلف نوري براي ارسال تريليون بيت فيبر نوري استفاده مي‌کند.

سبعد از اينکه ليزر دي اکسيد کربن در سال ۱۹۶۴ اختراع شد کاربرد ليزر در زمينه‌هاي پزشکي خيلي توسعه يافت و براي جراحان اين امکان را فراهم نمود تا بجاي استفاده از چاقوهاي جراحي از فوتون استفاده نمايند.

گزيده‌اي از سخنان  علي جوان در مورد اختراع ليزر

در دنياي علمي و علوم ، اين مثل هميشه گفته مي‌شود که وقتي که زمان براي يک اختراع يا يک کشف درست شده و شما آنرا انجام ندهيد، کس ديگري انجام خواهد داد. اين مثل تا حد زيادي حقيقت دارد، اما هميشه اينطور نيست. بعضي وقتها آدمها يک فکر خوب را از دست مي‌دهند. وقتي که نوبت برسد به ليزر ، ليزر گازي ، مي‌توانست در سال ۱۹۳۰ اختراع شده باشد، نه پس از سي سال در سال ۱۹۶۰ که من آنرا اختراع کردم. اگر شما به تاريخ علم نگاه کرده باشيد، مخصوصا به فيزيکدانان اروپايي ، آنها به اختراع ليزر در سالهاي ۱۹۳۷ و ۱۹۳۸ خيلي نزديک شده بودند.

دانشمندان در حال مطالعه بر روي اتمها بودند، که چگونه امواج نوري را بيرون بدهند (تقويت نور در گازها بوسيله گسيل القائي پرتوافکني) و آنها به اختراع ليزر خيلي نزديک شده بودند. از نوشتجات آنها شما مي‌توانيد ببينيد که آنها به راه درست رفته بودند، اما بعدا راه را اشتباه رفته و از مسير اصلي منحرف شدند. اگر من در همان سالها بودم مطمعنا آنرا اختراع مي‌کردم، مبالغه نمي‌کنم و مي‌دانم که آنرا انجام مي‌داد.

 

فصل دوم :

ليزر از ديد فيزيك

مشخصات اصلي ليزر

الف- طول مـــوج (wave length):

فاصله بين دو نقطه يکسان موج مي باشد که مشخص کننده رنگ موج است. با تعيين رنگ، انرژي و طول موج مي توان يک موج را نسبت به ديگر موج ها سنجيد. به عنوان مثال طول موج هاي کوتاه در طيف مرئي در ناحيه بين آبي و فوق بنفش قرار مي گيرد در حاليکه رنگ قرمز داراي طول موج هاي بلندتري مي باشد. فاصله بين اين قله هاي موج آن چنان کوچک است که واحد آن را نانومتر (ده به توان منفي نه ) يا ميکرون (ده به توان منفي شش ) قرار داده اند.

تشعشع الکترومغناطيسي طيف طولاني از طول موج هاي بلند راديويي تا طول موج هاي کوتاه اشعه ايکس را شامل مي شود.

ب- فرکانس (Frequency): فرکانس موج تعداد موج هاي عبور کرده از يک نقطه در يک فاصله زماني مشخص مي باشد . واحد آن سيکل بر ثانيه يا هرتز Hz مي باشد. فرکانس و طول موج به سرعت موج وابسته اند.

طول موج هاي بلند تر از قبيل نور قرمز در فرکانس هاي پايين تراز نور آبي قرار دارند ولي فرکانس در کل خيلي بالا است ( ده به توان چهارده هرتز ).

ب – سرعت (Velocity) : سرعت موج تعيين کننده تندي عبور موج از يک محيط مشخص
مي باشد. به عنوان مثال سرعت عبور نور در خلاء سيصد هزار کيلو متر در ثانيه مي باشد. سرعت در محيط هايي مثل شيشه يا آب کاهش مي يابد.

ت- دامنه (Amplitude ) : دامنه يا شدت موج با ارتفاع يا بلندي (height ) ميدان الکتريکي يامغناطيسي مشخص ميشود

 

بر هم کنش نور با ماده (interaction of light with matter )

از آنجا که نور داراي ميدان الکتريکي و مغناطيسي مي باشد اين ميدانها با ماده بر هم کنش نشان
مي دهند . ميدان مهم ميدان الکتريکي است چون با الکترونهــاي کوچک که در ترکيبات مواد شرکت دارند بر هم کنش دارد. اين الکترونها همصدا وهماهنگ باموج نور وارده نوسان
مي نماينــــد و مي توانند تأثير يا تغيير در عبور نور از ميان يک ماده به چند طريق انجام دهند

۱-     پخش کردن (Scsttering ) موج نور از مسير اصلي منحرف ميشود.

۲-     انعکاس (Reflection ) موج به داخل محيطي خارج از ماده برميگردد.

۳-     انتقال (Transmission ) موج از ماده با کمترين تغيير شدت عبور مي نمايد.

۴- جذب (Absorption ) مهمترين پروسه در خيلي جاها جذب مي باشد که انرژي موج نور در ماده باقي مي ماند. مقدار زيادي از انرژي باعث ايجاد حرارت و تغيير در خواص ماده
مي شود.

توليدنور Generation of light

چندين فرآيند تعيين کننده طيف نور باعث ايجاد تشعشع الکترومغناطيس مي شوند.

شكل ۱

 

طيف تشعشع: طيف نوري که از يک جسم ساطع مي شود شامل رنگها يا نوارهاي رنگي جدا از هم
مي باشد.اين از طبيعت توليد نور برميخيزد و نشانه آن است که انرژي نوراني ساطع شده از آن جسم داراي مقداري مشخص ميباشد.

انرژي تمام سيستمها کوانتايي مي باشد که اين انرژي مي تواند در بسته هاي جدا از هم جذب يا آزاد شود.انرژي سيستم پس از آنکه انرژي جذب آن سيستم شود افزايش مي يابد و در مرحله بعدي آن انرژي آزاد مي شود. مدتي که اين انرژي آزاد مي شود راندوم يا اتفاقي بوده که نشر خودبخودي ناميده مي شود.

انرژي را مي توان توسط جريان الکتريکي، نور از منبع خارجي، واکنش شيميايي يا گونه هاي ديگربه سيستم وارد نمود. بهر حال مشخص شده است که يک موج وارده که داراي انرژي معيني است مي تواتد آزاد شدن موجها را ازسيستم بر انگيخته تحريک کند و باعث آزاد نمودن دو موج شود. به اين حالت نشر بر انگيخته مي گويند.اين موج ها خواص مهمي دارند.

۱- همدوس (Coherent ) : موجها به صورت هماهنگ هستند.
۲- تک رنگ (Monochromatic ) : موجها داراي رنگ يکساني هستند.
۳- شدت بالا (High Intensity ): اگر ما به مقدار کافي از اين نورهاي همدوس (Coherent ) توليد کنيم شدت آن بسيار بالاتر از منابع نور غير همدوس است.
۴- واگرايي کم (Low divergence ) : ليزر را در مقايسه با نور غير همدوس بوسيله لنزتا قطرهاي خيلي کمتري مي توان باريک نمود.
۵- طبيعت ضرباني (Pulsed nature ) : چون انرژي ورودي را در ليزر مي توان کنترل نمود انرژي خروجي نيز به دنبال آن تغيير مي يابد. بنا بر اين اگر برانگيختگي ليزر با پالسهاي کوچک انجام شود ليزر با پالسهاي کوچک توليد خواهد شد. اين خاصيت خيلي مهم است.
.

پایان نامه ليزر چيست

نوشته پایان نامه ليزر چيست اولین بار در فايل مارکت - بازار فايل. پدیدار شد.

لطفا از لینک زیر دانلود کنید دانلود 

فایل

Powered by WPeMatico