Back to the topics list

lazer

Lazerlarni tushunish: optikaga sho'ng'ish

Radiatsiyaning stimulyatsiyalangan emissiyasi orqali yorug'likni kuchaytirish degan ma'noni anglatuvchi lazerlar yuqori darajada fokuslangan, kogerent va monoxromatik yorug'lik chiqaradigan qurilmalardir. Oddiy yorug'lik manbalaridan farqli o'laroq, lazerlar juda aniq va yuqori aniqlik bilan boshqarilishi mumkin bo'lgan yorug'lik hosil qiladi. Ushbu darsda lazerlarning printsiplari, ularning turlari va qo'llanilishi, xususan, optika sohasida o'rganiladi.

Lazer bilan ishlash tamoyillari

Lazer operatsiyasining markazida stimulyatsiya qilingan emissiya jarayoni yotadi. Bu jarayon yorug'likni muhitda (gaz, qattiq yoki suyuqlik) qo'zg'atuvchi elektronlar orqali yuqori energiya darajasiga ko'tarishni o'z ichiga oladi. Bu hayajonlangan elektronlar pastroq energiya darajasiga qaytganda, ular o'ziga xos energiyaga ega fotonlarni (yorug'lik zarralarini) chiqaradilar. Muhimi shundaki, bu fotonlar qo'shimcha fotonlarni chiqarish uchun boshqa qo'zg'aluvchan elektronlarni rag'batlantiradi va yorug'likni kuchaytiradigan zanjir reaktsiyasini yaratadi.

Lazerning uchta asosiy komponenti:

• Gain Medium: yorug'likni kuchaytiruvchi material. Bu gaz, qattiq yoki suyuq bo'lishi mumkin.
• Energiya manbai: qozonish muhitidagi elektronlarni qo'zg'atish uchun energiya beradi.
• Optik bo'shliq: fotonlarni qozonish muhiti orqali oldinga va orqaga aks ettiruvchi, yorug'likni yanada kuchaytiradigan va uning izchil va monoxromatik bo'lishini ta'minlaydigan bir juft nometall.

Lazer bilan ishlashning kaliti "populyatsiya inversiyasi" deb ataladigan holatga erishishdir, bunda qozonish muhitida ko'proq elektronlar quyi energiya holatiga qaraganda qo'zg'atilgan holatda bo'ladi. Bu holat stimulyatsiya qilingan emissiya so'rilishdan ustun bo'lishi uchun zarurdir.

Lazer turlari

Lazerlarni qozonish muhitiga qarab toifalarga bo'lish mumkin:

• Gaz lazerlari: qozonish vositasi sifatida gazdan foydalaning. Misollar, qizil yorug'lik chiqaradigan geliy-neon lazer (HeNe) va sanoat kesish va o'ymakorlikda keng qo'llaniladigan CO ₂ lazerini o'z ichiga oladi.
• Qattiq holatdagi lazerlar: yoqut yoki neodimiy qo'shilgan itriy alyuminiy granatasi (Nd: YAG) kabi qattiq daromadli muhitga ega bo'ling. Ushbu lazerlar odatda lazer ko'rsatkichlari va tibbiy asboblarda qo'llaniladi.
• Yarimo'tkazgichli lazerlar: Diod lazerlari sifatida ham tanilgan, ular yarimo'tkazgichli birikmani daromad vositasi sifatida ishlatadilar. Bu shtrix-kod skanerlari va optik disklarda topilgan ixcham va samarali.

Optikada lazerlarning qo'llanilishi

Lazerlar optikaning ko'plab jihatlarini o'zgartirdi va keng qo'llanilishini topdi:

• Optik tolali aloqa: lazerlar optik tolalar orqali uzoq masofalarga ma'lumotlarni minimal yo'qotish bilan uzatish uchun ishlatiladi, bu esa yuqori tezlikdagi internet va telekommunikatsiya xizmatlarini taqdim etadi.
• Lazerli ko'z jarrohligi: Aniq va boshqariladigan lazer nurlari LASIK kabi muolajalarda shox pardaning shaklini o'zgartirish orqali ko'rishni to'g'rilaydi.
• Golografiya: Lazerlar xavfsizlik, o'yin-kulgi va ma'lumotlarni saqlash uchun gologrammalarni, yorug'lik naqshlarida yozilgan uch o'lchovli tasvirlarni yaratadi va namoyish etadi.
• LIDAR (yorug'likni aniqlash va masofani aniqlash): avtonom transport vositalari, geodeziya va arxeologiyada muhim bo'lgan masofalarni, tezlikni o'lchash va jismoniy xususiyatlarni xaritalash uchun lazer nuridan foydalanadi.

Tajribalar orqali lazer nurini tushunish

Lazerlar bilan chuqur tajribalar o'tkazish uchun murakkab uskunalar zarur bo'lsa-da, lazer nurlarining interferentsiya naqshlarini kuzatish ularning xususiyatlari haqida tushuncha beradi.

Interferentsiya naqshi: lazer nuri bir-biriga yaqin joylashgan ikkita tirqishdan o'tganda (bu o'rnatish Youngning ikki yoriqli tajribasi deb nomlanadi), u tirqishlar orqasida joylashgan ekranda interferentsiya naqshini yaratadi. Yorqin va qorong'i chiziqlarning bu naqshlari yorug'likning to'lqinli tabiatini va lazer nurlarining uyg'unligini ko'rsatadi. Ushbu chiziqlar orasidagi masofani tenglama bilan aniqlash mumkin:

Bu erda \(D\) - qo'shni yorqin yoki qorong'i chiziqlar orasidagi masofa, \(\lambda\) - lazer nurining to'lqin uzunligi, \(L\) - tirqishlardan ekrangacha bo'lgan masofa va \(d\) ikki tirqish orasidagi masofa.

Lazerlarni va ularning tamoyillarini tushunish nafaqat optika sohasiga chuqur kirib boradi, balki aloqa, sog'liqni saqlash va turli ilmiy izlanishlar uchun innovatsiyalarga eshiklarni ochadi. Ularning aniqligi va sinchkovlik bilan nazorat qilish qobiliyati lazerlarni zamonaviy texnologiya va tadqiqotlarda ajralmas vositaga aylantiradi.