FYZIKA MIKROSVĚTA
ZÁKLADY KVANTOVÉ FYZIKY
LASER
Kvantový generátor světla
1) INTERAKCE ZÁŘENÍ A ATOMŮ
A
SPONTÁNNÍ (SAMOVOLNÁ)
EMISE ZÁŘENÍ
samovolný přechod atomu z excitovaného stavu s energií E2 do základního stavu s energií E1
vyzáří se přitom foton s energií
E2 - E1 = h . f
B
ABSORPCE ZÁŘENÍ
vlivem dopadajícího záření s frekvencí f splňující podmínku h . f = E2 - E1 může atom pohltit foton a přejít ze základního stavu s energií E1 do excitovaného stavu s energií E2
C
STIMULOVANÁ EMISE ZÁŘENÍ
dopadá-li na atom v excitovaném stavu s energií E2 záření s frekvencí f splňující podmínku h . f = E2 - E1 atom přejde ze stavu E2 do stavu E1 a vyzáří přitom energii E2 - E1
tato vyzářená energie (záření) je koherentní s dopadajícím zářením a původní dopadající záření se zesiluje
na stimulované emisi záření je založen princip laseru
2) ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A HISTORIE
ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
zesilování světla stimulovanou emisí záření
kvantový generátor světla
zařízení přeměňující všechny druhy energie na energii koherentních elektromagnetických vln všech možných frekvencí
HISTORIE
1916 - předpovězení jevu stimulované emise (A.Einstein, Němec)
1954 - sestrojen první maser, C.H.Townes (Američan), Basov, Prochorov (Rusové)
1960 - sestrojen první pevnolátkový laser (T.H.Maiman, Američan), rubínový laser (krystal rubínu Al203 + příměs ionty chloru)
1962 - sestrojen první polovodičový laser
1964 - Nobelova cena - Townes (Američan), Basov, Prochorov (Rusové)
3) OBECNÉ SCHÉMA LASERU
buzením dodáváme do laseru energii, která je potom pomocí procesu stimulované emise vyzářena v podobě laserového svazku
metastabilní hladina
Základní části LASERU
aktivní prostředí, rezonátor, budící mechanismus
4) VLASTNOSTI LASEROVÉHO PAPRSKU
SMĚROVOST, VÝKONNOST, MONOCHROMATIČNOST
5) ROZDĚLENÍ LASERŮ
podle typu aktivního prostředí
PEVNOLÁTKOVÉ (rubínový)
PLYNOVÉ (He-Ne, He-Cd, CO2 laser)
POLOVODIČOVÉ (GaAs, s krystalem arsenidu gallitého, vytváření velkoplošných obrazovek)
CHEMICKÉ (budícím mechanismem je chemická reakce)
BARVIVOVÉ (umožňují plynulé přelaďování vlnových délek)
...
podle oblasti vysílaného záření
MASERY - zařízení vydávající mikrovlnné záření
LASERY - zařízení vydávající světelné záření
RASERY - zařízení vydávající rentgenové záření
GASERY - zařízení vydávající gama záření
...
6) VYUŽITÍ LASERU
OBOROVÉ VYUŽITÍ
biologie a medicína (zjišťování vad oka, optické laserové skalpely, akupunktura, měření množství cukrů a tuku v krvi - laditelné lasery)
armáda, vojenství (laserové zbraně)
...
Další oborové využití (FJFI ČVUT v Praze)
KONKRÉTNÍ VYUŽITÍ JEDNOTLIVÝCH VLASTNOSTÍ LASEROVÉHO PAPRSKU
SMĚROVOST (vyměřování (geodézie), měření vzdáleností (zařízení LIDAR, obdoba radaru ale v oblasti světla), přenos zpráv, světlovody, telekomunikace, ...)
VÝKONNOST (optický ohřev, obrábění, laserové plazma, ...)
MONOCHROMATIČNOST (holografie, interferometrie, anemometrie (měření rychlosti proudění tekutin), ...)
PODÍVEJ SE
Jak funguje laser na cez.cz
Laser na Wikipedii
Fyzikální princip laseru na radiobiologii
Lasery na PheT (JAVA aplet)
Závěrečné doporučení (rada) pro všechny zájemce o medicínu, ionizující záření, lasery a další nadšence:
Projděte si ucelený kurz s názvem RADIOBIOLOGIE (pokud se vám zdá příliš dlouhý, vyberte alespoň tyto kapitoly):