up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله ماهيت نور PDF
QR code - ماهيت نور

ماهيت نور

ماهيت نور همدوس ليزر

مقدمه
عمل ليزرها بستگي به گسيل القايي دارد. که بوسيله ضريب انيشتين B21 مشخص مي شود. ميزر ‏به معني تقويت کهموج بوسيله گسيل القايي تابش است و ليزر به همان معني براي نور است. ‏ميزرها مدتي قبل از ليزرها بوجود آمدند. علت عمده اينکه ، اتلاف انرژي حاصل از فرآيند رقيب گسيل خود به خودي در طول موجهاي بلند خيلي کمتر است (A21.B21 = V3).‏
مجموعه‌اي از اتمها يا مولکولها با ترازهاي انرژي (1) و (2) را در نظر مي‌گيريم که تحت ‏تابش نوري به فرکانس V12 قرار گرفته‌اند. هر اتم در حالت (1) داراي احتمال در واحد زمان (B12P (V12 براي اضافه کردن يک فوتون و در نتيجه تضعيف نور است در حالي که هر اتم حالت (2) داراي ‏احتمال (B12P(V12 براي اضافه کردن يک فوتون و در نتيجه تقويت نور است.‏
مکانيزم تابش همدوس ليزري
سرشتيهاي تابش ليزر بطور کامل از اين واقعيت ناشي مي‌شود که تابش گسيل شده دقيقا داراي ‏همان فاز و جهت تابش القايي است. به عبارتي اگر تقويت بر تضعيف فزوني يابد اتمهاي بسياري را ‏مي‌توان وادار به تابش همدوس کرد. در حالتهاي عادي ، تعداد اتمها در حالت (1) بيشتر از اتمهاي حالت (2) هستند. بطوري که در تعادل گرمايي ، جذب با ضرب e-hv KT که گسيل القايي غالب مي‌آيد. براي بدست آوردن تقويتي خالص بايد تجمع معکوس گردد.
اين کار ، به هر ميزاني ، در ناحيه مرئي ، به تنهايي کافي نيست. زيرا تعداد زيادي از اتمهاي ‏برانگيخته بطور خود به خودي يعني غير همدوس فرو مي‌افتند و از نقطه نظر تقويت همدوس تلف ‏مي‌شوند. براي جبران کردن اين اتلاف ، تقويت همدوس را ، با در برگرفتن تابش يک در حفره تشديد ‏کوک شده به فرکانس V12 ، مي‌افزايند. در نواحي مرئي و فرو سرخ يک چنين حفره‌اي زوج آينه ‏موازي با ضريب انعکاس بالا ، هر کدام واقع در يک انتهاي ماده مورد تجمع معکوس حاصل مي‌شود.‏
امواج ايستاده حاصل از انعکاسات متعدد بين دو انتهاي اين حفره دامنه‌اي به مراتب بيشتر از امواج ‏متحرکي دارند که تنها عبور ساده‌اي از درون ماده را ارائه مي‌کنند. از آنجايي که حفره براي نور ‏دقيقا عمود بر آينه تنظيم شده است. لذا باريکه فرودي از انتهاي آينه (يکي از آينه‌ها کمي قابليت ‏عبور دارد) به شدت جهت دار است.
عوامل اتلاف تابش ليزري
پاشندگي را مي‌توان تا حد ده سانتيمتر در هر کيلومتر کوچک کرد. علاوه بر آن چون رفتار تابش ‏طوري است که گويي از يک نوسانگر غير ميراي تنها ، بجاي تعداد زيادي نوسانگر نامربوط به هم ‏، منشأ گرفته است. لذا ناشي از جابه جايي دوپلر يا فشار ، يا حتي ناشي از طول عمر طبيعي ، هيچ ‏پاشندگي فرکانسي بوجود نمي‌آيد. بنابرين نوار طول موج مي‌تواند فوق العاده باريک باشد و ‏محدوديت آن اساسا توسط پارازيتهاي گرمايي يا پايداري حفره تشديد معين مي‌شود.
براي يک ليزر گازي ν ν∆ که معرف پاشندگي نوري ليزر مي‌باشد، ممکن است از مرتبه 14-10 ‏باشد. که همان مرتبه افت و خيز گرمايي و مکانيکي آينه است. اين را مي‌توان با حد دوپلر عادي که ‏حدود 6-10 است، مقايسه کرد. اين چگالش انرژي چه از نظر فضايي و چه طيفي علت اصلي شدت ‏زياد ميزرها و ليزرهاست.
در اکثر موارد انرژي به صورت تپه‌هايي به طول عمر چند ميکرو ثانيه يا کمتر گسيل مي‌شود، يعني ‏چگالش نيز زود گذر است. قدرت قله‌اي تابش حاصل از يک ليزر ياقوت چند مگاواتي چيزي حدود 1012 مرتبه بيشتر از قدرت تابش خورشيد در همان زاويه باريک فضايي و نوار فرکانسي است. اما اين ‏تپه فقط -710 ثانيه عمر دارد. از طرق مختلف دستيابي به تجمع معکوس در اينجا بحث نخواهد شد، ‏زيرا تعداد کتابهاي قابل دسترس در اين زمينه بسيار زياد است.
پمپاژ ليزر
اصل عمومي ، عبارت از انتخاب يک تراز فرا پايدار (2) و تجمع آن از طريق فروافت از تراز بالاتر ‏‏(3) است که خود بوسيله جذب تابش به طول موجهاي کوتاه تر ، از حالت پايه به آن حالت رسيده ‏است، اين فرآيند به پمپاژ نوري (1) موسوم است. بطور مثال ، در ليزر ياقوت نور قرمز 6943 ‏آنگستروم از طريق فرو افت اتمهاي ناخالص کروميوم از يک تراز فرا پايدار (2) به حالت پايه (1) بوجود مي‌آيد.
روش ديگر پمپاژ نوري بوسيله ليزر گازي هليوم - نئون نشان داده شده است. از آنجايي که تمام ‏ترازها تيزند. لذا انرژي فقط مي‌تواند در نوارهاي بسيار باريک فرکانس جذب شود و برانگيزش ‏توسط درخشي از تابش پيوسته بسيار نامؤثر خواهد بود. در عوض تراز (2) در نئون از طريق ‏برخورد با اتمهاي هليوم فرا پايدار به همان انرژي ، حاصل از يک تخليه الکتريکي مداوم تجمع مي‌يابد. گذار ليزري (1)

ماهيت ذر‌ه‌اي اسحاق نيوتن (Isaac Newton) در کتاب خود در رساله‌اي درباره نور نوشت پرتوهاي نور ذرات کوچکي هستند که از يک جسم نوراني نشر مي‌شوند. احتمالا ...

وقتي جسم كدري ميان يك پرده و يك چشمه نقطه اي نور قرار گيرد، سايه اي پيچيده متشكل از نواحي روشن و تاريك ايجاد مي شود. اين اثر به آساني قابل روئيت است، ...

● مقدار سرعت نور: نور بيشترين سرعت خود رادر خلا دارد که حدودا۳۰۰۰۰۰ کيلومتر بر ثانيه مي باشد مقدار سرعت نور در محيط مادي غير خلا کمتر ازمقدارش در خلا ...

● مقدار سرعت نور: نور بيشترين سرعت خود رادر خلا دارد که حدودا۳۰۰۰۰۰ کيلومتر بر ثانيه مي باشد مقدار سرعت نور در محيط مادي غير خلا کمتر ازمقدارش در خلا ...

اگر ما منبع نور را ذره اي يا گسترده در نظر بگيريم در اصل هر دو يک گونه نور را ساطع مي کنند(يعني منبع ذره اي هم به علت نسبت فاصله ناظر تا منبع و اندازه ...

ليزر به وسيله اي گفته مي شود که نور را به صورت پرتوهاي موازي بسيار باريکي که طول موج مشخصي دارند ساطع مي کنند. اين دستگاه از ماده اي جمع کننده يا فعال ...

ليزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation مي باشد و به معناي تقويت نور توسط تشعشع تحريک شده است.اولين ليزر جهان توسط تئو ...

طرفداران سريال تلويزيوني پيشتازان فضا Star Trek علاقه فراواني به درک چگونگي تله پورت دارند. در اين سريال هنرپيشگان فيلم پس از قرار گرفتن در نقطه اي از ...

دانلود نسخه PDF - ماهيت نور