Лазер

Лазер (инглизчә laser, light amplification by stimulated emission of radiation - мәҗбүр ителгән нурландыруны көчәйтү) яки оптик квант генераторы - тышкы чыганакның энергиясен (яктылык, электр, җылылык, химик һ.б. энергиясен) коһерент, монохроматик, полярлашкан, тар юнәлгән нурланыш агымының энергиясенә әйләндерүче җайланма.

Лазер төзелеше: 1 — актив мохит; 2 — лазерны ярсытып тутыру энергиясе; 3 — күренмәсез көзге; 4 — тонык көзге; 5 — лазер нуры.

Лазер эшенең физик нигезе - мәҗбүр ителгән нурлану квант механикасының күренеше.

Лазер нурланышы өзлексез, даими егәрлекле яки шактый зур егәрлегенә ирешүче импульслы булырга мөмкин.

Лазерның күп төрләре бар, эш мохите буларак барлык агрегат халәтләре кулланыла.

Кайбер лазерлар, мәсәлән буяу эремәсе нигезендә лазер яки полихроматик каты җисем лазерлары киң спектрда күп ешлыклар тарата алалар.

Лазерлар зурлыклары микроскопик (ярымүткәргеч лазеры) масштабтан футбол аланы зурлыгына ирешә.

Лазерларның уникаль үзлекләре фәннәр һәм техника төрле тармакларында кулланыла: компакт-дисктан уку һәм язудан бирле идарә ителә торган термотөш синтезына кадәр.

1954 елда ССРБ галимнәре Николай Басов, Александр Прохоров беренче микродулкын генераторы - аммиак нигезендәге мазер ясыйлар, әлеге ачылыш өчен Басов, Прохоров һәм Чарлз Таунс 1964 елда Нобель премиясенә лаек була. 1960 елда Мейман беренче оптик квант генераторы - лазер ясый.

Лазерлар башта ук "билгесез проблемаларны хәл итәргә әзер" дип санала иде. Кагыйдә буларак, алар фән һәм техниканың күп кенә тармакларында киң кулланыла (компакт-дисклар оттыручылар, лазер принтерлары, штрихкодлар, лазер указкалары һ.б.).һ. б.). Кайчан энергия җепселләр җиңел җитә, ул мөмкин подвергаться механической эшкәртү локальными соединениями (резка, литье, пайка, гравировка). Зона контроле булырга мөмкин тормышка ашырылды гадәти ысул (мәсәлән, сваркой керамика һәм металл). Лазер микроэлектроникасында табигый материаллар (ярымүткәргечле кристалллар, юка наночастиклар, басма түләүдә махсус ясалган) кулланыла ала. Лазер маркировкасы һәм нәфис гравировка төрле материаллардан эшләнмәләрне гравировкалаганда кулланыла. Лазерлар кулланыла эшкәртү өчен материаллар белән поверхностным өслекле (лазерное легирование, лазерное расплавление, вакуумно-лазерное напыление). Аларда материал механик йогынтыга дучар ителми, җылыту мәйданы аз, шуңа күрә кечкенә генә термик деформацияләр генә барлыкка килә. Моннан тыш, технологик процесс тулысынча автоматлаштырылган. Болар барысы да эшли, өр-дөрес һәм нәтиҗәле.

Эшенең нигезләре

Лазер эшенең нигезендә мәҗбүр ителгән нурланыш күренеше булып тора.

Ярсу атом йотылмаган фотон тәэсирендә бүтән фотонны нурландыра ала.

Мәҗбүр ителгән нурлану

Фотон йотылуы (мохитне ярсытып тутыру)

Мәҗбүр ителгән нурлану

Мәҗбүр ителгән нурлану - мәҗбүр итүче фотон тәэсирендә ярсу атом стабиль халәткә күчкәндә яңа фотон тарата. Таратылган фотонның энергиясе ярсу атомның һәм стабиль атомның энергияләре аермасына тигез.

Таратылган фотон мәҗбүр иткән фотонга коһерент, төгәл копиясе булып тора, аларның энергиясе, импульс, полярлашу, таралу юнәлеше тиң була. Мәҗбүр ителгән нурлану спонтан нурланыштан аерылып тора,чөнки спонтан нурланышта фотоннарның таралу юнәлешләре, полярлашу һәм фаза очраклы була.

Көчәйтү

Нурланышны көчәйтү өчен мохиттә ярсу атомнар саны ярсытылмаган атомнар саныннан зуррак булырга тиеш. Термодинамик тигезлектә әлеге шарт үтәлми, шуңа күрә лазерның актив мохитне ярсытып тутыруның төрле ысуллары кулланыла: оптик, электрик, химик һ.б.

Лазерның атив мохите оптик резонаторда куела, иң гади очракта ул ике көзге (бер көзге ярым тонык) системасы булып тора. Ярым тонык көзге аша лазерның нуры өлешчә резонатордан чыга.

Көзгеләрдән чагылганда нурлар бәйләме күп тапкыр резонатор буйлап узып бара һәм яңа фотоннар нурландыруны мәҗбүр итә. Шулай итеп, лазерда нурланыш көчәйтелә.

Лазер монохроматик нур тарата (бердәнбер яки дискрет дулкын озынлыклары), билгеләнгән таралу юнәлеше һәм бер полярлашуга хас.

Ярымүткәргеч лазерлар-көнкүрештә иң күп кулланыла торган лазер төре. Моннан тыш, спектроскопиядә, башка лазерларны кудыру системаларында, шулай ук медицинада кулланыла.

Төзелеше

Бар лазерлар өч төп өлештән тора:

актив мохит
ярсытып тутыру системасы (энергия чыганагы)
оптик резонатор (әгәр лазер көчәйткеч буларак эшләсә, әлеге өлеш булмый)

Кулланышы

Лазерларның тормышта иң күренгән кулланышы -- укытучыларың дәресләрдә һәм сонучыларның презентацияләрдә аңлаткан материалга күрсәтү өчен кулланган лазер ишарәтчеләре. Хирург операцияләре, фибероптик каналдан тиз мәгълүмат тапшыру, материалларны эретеп кисү һәм ябыштыру, өслекләргә язма ую (лазер гравюра) һ.б. күп ниләр өчен дә кулланыла.

Әдәбият

Тарасов Л. В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. — М.: Радио и связь, 1981. — 440 с.
Кондиленко И. И., Коротков П. А., Хижняк А. И. Физика лазеров. — Киев: Вища школа, 1984. — 232 с.
Звелто О. Принципы лазеров. — М.: Мир, 1990. — 559 с. — ISBN 5-03-001053-X.
Бруннер В. Справочник по лазерной технике: Пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 544 с. — ISBN 5-283-02480-6.
Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия под. ред. М. Е. Жаботинского. — М.: «Советская энциклопедия», 1969. — 500 с.
Тарасов Л. В. Лазеры. Действительность и надежды. — М.: Наука, 1985. — Т. 42. — 176 с. — (Библиотечка "Квант").
Вагнер С. Д. Оптические квантовые генераторы: Учебное пособие к спецкурсу. — Петрозаводск, 1991.
William T. Silfvast. Laser Fundamentals. — New York: Cambridge University Press, 1996. — ISBN 0-521-55617-1. (англ.)