Laser

1. Laser Daniel Gulák 4,C

2. Úvod • Vznik a história laseru • PRVÝ LASER • Graf vzniku • Obyčajne svetlo a laser • ROZDELENIE • Využitie Obsah

3. Laser je zariadenie, ktoré produkuje tenký lúč svetla. Za takmer 40 rokov od svojho objavenia sa uplatnil v mnohých oblastiach nášho života. Rovnako ako sa s ním dá ošetriť zrak, dajú sa s ním rezať či zvárať rôzne materiály. Využíva sa v komunikácii ako aj v armáde. • Slovo laser vzniklo spojením prvých písmen anglického výrazu "LightAmplification by StimulatedEmissionofRadiation" - zosilnenie svetla stimulovanou emisiou žiarenia. Úvod

4. STIMULOVANÁ EMISIA • Všetko to začalo teóriou Alberta Einsteina. V roku 1917 publikoval prácu "Ku kvantovej mechanike žiarenia", v ktorej hovoril o stimulovanej (vynútenej alebo indukovanej) emisii. Práve tá je základom dnešného laseru. Vznik a história laseru

5. MASER • fyzik Charles Townes • Slovo maser pochádza z anglického "microwave amplification by stimulated emission of radiation", čo v preklade znamená kvantový generátor mikrovĺn. Technológia je podobná laseru, nevyužíva však viditeľné svetlo.

6. Townes a iní inžinieri verili, že je možné zostrojiť aj optický maser=laser. Arthura Schawlowa, fyzika spolupracujúceho s Townesom, napadlo postaviť oproti sebe dve zrkadlá, každé z nich na koniec oblasti s atómmi v excitovanom stave, tak aby sa medzi nimi svetlo pohybovalo sem a tam. Vznikol by tak jednotný, usmernený lúč svetla. PRVÝ LASER

7. Práca, ktorú publikovali v roku 1958 a ktorá zahŕňala základy fungovania laseru, odštartovala vlnu výskumov po celom svete. Obaja dostali za svoju prácu Nobelovu cenu. Zároveň s nimi sa touto problematikou zaoberali aj Joseph Weber, Alexander Prokhorov a Nikolaj G. Basov.

8. Prvý skutočný laser, ktorý dokázal vytvoriť lúč koherentného svetla, sa však podarilo zostrojiť až Theodorovi Mainmanovi v roku 1960. Použil na to syntetický rubín tvaru tehličky s oboma koncami postriebrenými. Tento jednoduchý koncept sa rokmi zdokonalil a dnešné lasery sú už oveľa výkonnejšie a presnejšie

10. Obyčajné svetlo, napríklad z obyčajnej žiarovky, sa skladá z rôznych farieb, pričom každá má inú vlnovú dĺžku. Tieto vlny sa rozširujú všetkými smermi. Laserové svetlo sa naopak skladá len z jednej farby (jednej vlnovej dĺžky). Všetky vlny tej istej vlnovej dĺžky idú jedným smerom a sú navzájom v súlade. OBYČAJNÉ SVETLO A LASER

12. Základné rozdelenie podľa materiálu (aktívneho prostredia, média) • Pevnolátkové • Kvapalinové • Plynové • Polovodičové • Lasery využívajúce zväzky nabitých častíc (na princípe voľných elektrónov) ROZDELENIE

14. Intenzita svetla • Intenzita svetla I udáva množstvo energie svetelného žiarenia, ktoré prejde za 1 sekundu jednotkovou plochou kolmou na smer šírenia svetla. Jej jednotkou je W/m2. Pri laserovom zdroji je intenzita svetelného žiarenia v lúči daná podielom optického výkonu lasera a plochy prierezu lúča.

15. Dávka žiarenia • Každý laser je charakterizovaný (optickým) výkonom, ktorý je udávaný jeho výrobcom. Účinok laseru na osvetlený predmet však nezávisí len na tomto výkone, ale aj od doby ožarovania a od veľkosti ožarovanej plochy. Preto je užitočné používať veličinu nazývanú dávka žiarenia D, ktorá je definovaná ako • Dávka = vyžarovaný výkon lasera (W) . doba ožarovania (s) • ožarovaná plocha (cm2)

16. Podľa spôsobu čerpania energie • Opticky (napr. výbojka) • Elektricky • Chemicky • Termodynamicky (zahrievaním, ochladzovaním plynu) • Jadrovou energiou (reaktorom, jadrovým výbuchom)

17. Podľa vyžarovanej vlnovej dĺžky • Lasery s viditeľným svetlom • Infračervené • Ultrafialové • Röntgenové

18. CHIRURGIA • Lasery sa pre svoju presnosť dajú využiť pri náročnejších operáciách a na horšie dostupných miestach - v mozgu, žalúdku... Dokonale nahradia bežný skalpel a navyše sú úplne sterilné. V očnom lekárstve sa používajú napríklad pri operáciách šedého a zeleného zákalu. Operácia je rýchla a dá sa urobiť bez vyňatia oka, čo zamedzí ďalším komplikáciám. V zubnom lekárstve využívaný laser je menej bolestivý ako klasická vŕtačka. Využitie

19. PRIEMYSEL • V priemysle sa laser používa napríklad na vŕtanie dier do diamantov, na úpravu mikroelektroniky, na rezanie vzoriek (v textilnom priemysle), na syntetizovanie nových materiálov, pri zváraní a pri pokuse o vyvolanie riadenej jadrovej reakcie. • Presne smerovaný laser sa používa na určovanie polohy, napríklad v stavebníctve a pri razení tunelov.

20. KOMUNIKÁCIA • Laserové svetlo môže cestovať vesmírom na veľké vzdialenosti bez zhoršenia kvality signálu. Navyše môže prenášať tisíckrát viac televíznych programov ako dnešné mikrovlny. Preto je laser ideálny na vesmírnu komunikáciu. • Vďaka optickým vláknam je aj bežná komunikácia rýchlejšia a spoľahlivejšia. Jedným takýmto vláknom môže prejsť za sekundu asi 32 000 telefonických hovorov. Informácia vo forme elektrického prúdu sa najskôr zakóduje a premení sa na laserové svetlo, ktoré vstupuje do optického vlákna. Na druhej strane zachytáva svetelné impulzy fotodetektor, ktorý svetlo mení opäť na elektrické signály. Medzi jednotlivými signálmi jedného hovoru sú medzery, a preto je možné posielať vláknom viac hovorov naraz.

21. LASEROVÉ TLAČIARNE • Laser v tlačiarňach prijíma informácie z počítača v podobe malých bodiek - pixelov. Pri vykresľovaní obrázku na papier sa laser pohybuje po valci riadok za riadkom. Pre vyplnený pixel je laser zapnutý a tam, kde má byť papier čistý, zostane laser vypnutý.

22. KOMPAKTNÉ DISKY • Pri ukladaní informácií na kompaktné disky sa takisto využíva laser. CD je vlastne plastový priesvitný disk pokrytý tenkou reflexnou vrstvou. Do tej vypaľuje laser pri nahrávaní malé dierky, ktoré predstavujú dáta. Oblasti s dierkami odrážajú svetlo inak, ako oblasti bez nich. V prehrávači prechádza slabý laser týmto povrchom a striedanie odrazeného a pohlteného svetla opäť interpretuje ako dáta.

23. ČÍTANIE ČIAROVÉHO KÓDU • Každému výrobku vo väčších obchodoch je pridelený číselný kód. Ten v sebe zahŕňa informácie o výrobku a cene. Číslice v takomto kóde predstavuje skupina rovných rovnobežných čiar, medzi ktorými sú biele medzery. Laser prechádza po čiarovom kóde svetelným lúčom od jedného konca na druhý. Je natoľko citlivý, že môže kód čítať ako zľava doprava, tak opačne. Laserový snímač potom mení informácie na signály v dvojkovej sústave a tie odosiela do počítača.

24. Ďakujem za pozornosť