Tip:
Highlight text to annotate it
X
Kako Laser Radi
Godinama su laseri bili oznaka znanstvene fantastike
a ipak, dosta današnje tehnologije ovisi o njima.
Uređaji za mjerenje udaljenost, optičke komunikacije i naravno,
bar kod skeneri.
Posebne karakteristike laserskog svjetla
čine sve te stvari moguće.
Međutim, njegova primjena od strane očnih kirurga za
pričvrščivanje mrežnice vrhunac je svega.
Ozljeda može uzrokovati mrežnicu da se oguli od
tkiva koji je drži.
Bez brzog liječenja može dovesti do odpadanja cijele mrežnice
što dovodi do sljepoće.
Kirurzi koriste svijetlo zelenog lasera od skoro jedne valne duljine
zbog toga što ta boja prolazi kroz leću oka
i staklasto tijelo
bez velikog upijanja, i stoga bez prouzročenja štete.
Lasersko svijetlo onda udara u mrežnicu gdje tkivo
jako upija to svijetlo, koristeći svjetlo velikog inteziteta
da priljepi odvojenu mrežnicu nazad na svoje mjesto.
Uskost zrake dozvoljava znanstveniku da utječe
samo na područje mrežnice gdje se treba popraviti,
područja mala čak do 30 mikrometara.
Kako laser stvara svjetlo sa ove tri karakteristike
je obilazak sila inžinjerstva.
Dopustite da vam pokažem.
Bilo koja igračka koja svijetli u mraku može pokazati princip
stvaranja laserskog svjetla.
Ovo svijetli zbog toga što cink-bakar smjesa koja presvlačuje
unutrašnjost može absorbirati energiju iz izvora svjetlosti
i kasnije je emitirati kao svjetlo.
To svjetlo osigurava energiju elektronima u presvlaci
unaprijeđivši ih na viši energetski level.
Kada je svjetlo ugašeno, ti elektroni polako gube njihovu
dodanu energiju i vraćaju se na stacionaran energetski level.
Izgubljena energija se emitira kao svjetlo.
Povezani fenomen leži u srcu lasera
Dopustite da vam kažem o tehnici
u prvom laseru baziranom na rubinu.
Ovdje imam mali komad rubina
i nešto kuglica stakla obojene u crveno.
Kad obasjam crvene kuglice staka plavim svjetlom, ništa se ne dogodi
ali kad obasjam rubin, svijetli crvenim svjetlom.
Za razliku od kugle koje svijetli u mraku, svijetlo se odmah pojavi
a kad ugasim laser, ono nestane.
U 1960-oj, Ted Maiman je demonstrirao prvi laser
tako što je uzeo cilindar od rubina i okružio ga
sa lukom od ksenona koja se koristi u zračnoj fotografiji kao blic.
Snažan prasak svjetlosti iz lampe pokreće laser.
Da vidimo kako radi, pogledajmo što se
dogodi sa slabijom lampom.
Bljesak bi uzdignuo par elektrona
iz stacionarnog u pobuđeno stanje.
Izgubili bi malo energije,
pali u niži energetski level bez emitiranja svjetla
i onda pali od tu u stacionarno stanje
emitirajući prasak svjetlosti.
Svjetlo proizvedeno bi bilo inkoherentni
spektar boja i inteziteta
baš kao što je moj mali laser učinio rubin da zasvijetli.
Za napraviti laster treba jako moćna lampa.
U rubinu, ponavljajući bljeskovi,
što se naziva pumpanje
čine nešto nevjerojatno.
Dovode toliko puno energije da se dogodi inverzija populacije.
Ovdje ima više elektrona u energetskom stanju
tek poviše stacionarnog nego u stacionarnom.
Elektroni koji se vraćaju iz inverzije populacije
u stacionarno stanje emitiraju svjetlo koje onda pokrene lavinu
koja se zove stimulirana emisija.
Foton proizveden kad se elektron unazadi
pobudi druge elektrone da se istovremeno unazade
i emitiraju gotovo jednake fotone.
To stvara koherento svjetlo
što znači da se vrhovi i dolovi
svakog vala svjetlosti u zraci podudaraju.
Sad, u ovom trenutku imamo koherentno svjetlo
ali ne i druga dva svojstva laserskog svjetla.
Da dobijemo usku zraku u kojoj su svi valovi paraleni
i od samo jedne valne duljine zahtjeva
dodatak prutu od rubina.
Maiman je dodao srebro na krajeve da sa svjetlo odbija unutar cilindra.
Napravio je dva kraja zadivljujuće paralelna jedan drugom.
Od vrha do dna, udaljenost između ta
dva zrcala iznosi točno 200 nanometara.
Unutar ove rezonantne šupljine, dvije stvari se dogode
Prvo, bilo koja zraka koja se ne poravnava sa osi
naposljetku samo izađe sa strane cilindra.
A svjetlo paraleno s osi postane pojačano
i suženo u valnoj duljini.
Zrcaljeni krajevi naprave uspravan val
što znači da samo svjetlo određenih valnih duljina
može postojati u šupljini.
Odabiranjem duljine pruti ispravno
možemo dobiti gotovo samo jednu valnu duljinu
svjetla karakterističnu za laser.
Mala rupa u jednom or zrcala ili određeno napravljeno zrcalo
dopušta svjetlu da izađe, stvarajući poznati snop svjetlost.
Odkad se prvi laser s rubinom napravio
laseri su postali jeftini i lagani za proizvesti.
Na primjer, ovaj laserski pokazivač koristi
poluprovodnu diodu da proizvodi svjetlo.
Iako su mnoge inovacije i poboljšanja napravljeni od
1960, osnovni principi su isti.
Ja sam Bill Hammack, inžinjer.
Ovaj video je baziran na poglavlju u knizi
\"Osam Zapanjujućih Priča iz Inžinjerstva\"
U poglavlju postoji više informacija o ovoj temi.