صفحه 1:
درخشایی و ...
جهتمندی و در
Reser ier rc
صفحه 2:
حروف واه ليزر ae caus ay (LASER) اول کلمه های ) Amplification ) 455 ( Light (
Radiation deaf (( Emissionlall_ (Stimulated) cusas ) ) تابش و به معنی تقویت نور
توسط گسیل القایی تابش می باشد. لیزر دستگاهی است برای تولید. تقویت و انتقال sb Sul
نوری همدوس باریک و با شدت زیاد گاهی عنوان میزر اپتیکی نیز به لیزر اطلاق می شود.
عده ای نور لیزر را به غلط نور متمرکز شده می دانند. آنها به دنبال راهی می گردند که نور
معمولی را متمرکز کنند و آن را لیزر بنامند. اما چنین نیست: نور معمولی حاصل فوتونهای ناهمدوس
سرچشمه گرفته از تعداد بسیار زیاد اتم های تحریک شده است. این فوتونها از فرو افت الکترونها از
تراز انرژی بالاتر اتمی پائین تر نتیجه می شود ليزرها حاصل تعداد بسیر زید فوتوها همدوس هستند
که با هم حرکت نموده و از یکدیگر جدا نمی شوند. ان فوتونها از فرو افت مستفیم الکترونها از یک
تراز به ترا از پائین تر اتمی به وجود نمی آید. بلکه اپن فوتونها در یک مجموعه سه یا چهار ترازی از یک
اتم یا مولکول به وجود می آید. لذا روش تولید آن نیز با نور معمولی متفاوت است. نور معمولی
نتیجه چیزی است به نام نشر خود به خودی. ولی لیزر نتیجه چیزی است به نام نشر آلقائی یا
تحريكى.
صفحه 3:
* تفاوت لبزر با مبزر در چیست؟ پاسخ در طول موج نوری است که این دستگاهها میتوانند تولید کنند.
لیزرها پس از میزرها به وجود آمدند. میزرها هم شبیه به لیزرها هستند با اين تفاوت که میزر به جای نور
مرثی, امواج ماکروویو تولید میکنند. میزرها در ناحیهی ماکروویو کار میکنند و ابتدای نام آنها, از
اتذلى كلممى واكريدية کزنته شده انس فرایند تققیت بوردر یی ise با بو سيار میت شروع
میشود و آنقدر انرژی به موج نور اضافه میشود تا در نهایت یک موج نور متمرکز و قوی داشته باشیم.
< تجربه های علمی, دو نظریه را راجع به نور مطرح ساخت. اولین نظریه مرتبط با نظریه ذره ای
نور است که ابتدا توسط نیوتن مطرح گردید؛ وی پیشنهاد کرد که نور شامل جریانی از ذره است
که از قوانین دینامیکی حرکت که خود از بنیان گذار آن بود تبعیت می کند. دومین نظریه توسط هوک
9 132 پیشنهاد شد که فرض کردند که نور دارای طبیعت موجی است. پراش واه ایست که برای
بیان انحراف نور از "لبه ها و گوشه ها" انتخاب شده است, بنابراین سایه های اجسام روی صفحه ای دور
از جسم کاملا تیز نیستند. تداخل نور نیز نشان می دهد که نور دارای طبیعت موجی است. پدیده
فوتوالکتریک, از جهت دیگر, با پذیرفتن طبیعت ذره ای نور قابل توضیح می باشد. بنابراین هر دو نظريه
موجى بودن و ذره ای بودن نور قادرند به توضیح پدیده های فیزیکی که با نور سر و کار دارند بپردازند.
صفحه 4:
8# مشخصه بارز نور لیزر و خاصیتی که بیشترین ارتباط را با کاربردهای شیمیایی دارد. تکفامی اساسی
آن است. این خاصیت از اين حقیقت منشاً میگیرند که تمام فوتونها در اثر گذار بين دو تراز انرژی
اتمی یا مولکولی مشابه , نشر میشوند و بنابراین تقریبا فرکانسهای دقیقا یکسانی دارند. تعداد کمی
از فرکانسها با فواصل اندک از یکدیگر , ممکن است در عمل لبزر حضور داشته باشند. بطورری که
برای رسیدن به تکفامی بهینه باید وسیله اضافی دیگری را برای گزینش فرکانس لیزر تعبیه کرد
معمولا بای این کار از یک نسخه استفاده میشود که عتصری اپتیکی است که درون جفره لبزر قرار
میگیرد و به گونهای تنظیم میشود, که تنها یک طول wih anes oe wiles oes Pen
اكثر موارد مطلوب م پنای نوار طيفى جششمة تورى» نط بسيا كوكتر ال بهناى نواد حال, شدت باريكه وا ججتين تعريف موكتيم
ينكين (سااى طيف (موج شبهتکناع) است. در این مورد. میدان
وضعیت ۶ در لحطا ۶ را میوانبهصورت ویر نوشت.
اند
Hoyt) = "اام اها ع ی( رصق (ray)
E(e.t) = Ale, t)exp (wt — 96,8) oy)
ACS و (# ,)۵ هر دو طى دورة تتاوب ايتيكى به آه..:
( 2۵ 29}
| aae|*| 9
ene
(ay)
صفحه 5:
* ابتدا با معنی کاواک آشنا شویم :
محفظه ای با دیواره های درونی سیاه و روزنه ای کوچک که تاش های الکترومغتاطیسی به آن وارد یا از آن خارج می
شوند و تقریباً مانند تابش جسم سیاه رفتار می کند .پایداری سیستم های اپتیکی فقط برای کاواکها پا رزوناتورها در
مبحث لیزر مطرح میشود. کاواک ها تشدید کنندههای باز هستند که تنها دو طرف آنها توسط دو آینه بستهاست.
میان دو آینه یک محیط فعال وجود دارد. محیط فعال از مادهای (جامد , مایع یا گاز) تشکیل شدهاست که الکترونهای
آن بر اثر عمل برانگیختگی به مقدار معین انرژٍی تشر میکنند و اين انرژٍی باید تجمع پیدا کند و زیاد شود بناباین برای
فرش كنيم که نون در یک پسام مد کواک كك با پسامدمرکزی بل گذا ماوت by ul خط لیزر
طیف خروجی
میدهد. ار ۵ و .۵ تیب پهاهای تديدی مد كاواك وكذار Sole
آن است که بسامد لیر و ای طیف خروجی با (شکل 1۷۷) چه مقدر
= siren
ie es eae SN a tal lie bo نشان
مار ین .وم Sl يسامد توسان به ست يسامد le Soh tS a Ai
كه خط شبرهسكن با ریب خوب وا یک خط هگ بو داي بسانمان با مین
وی یمد بو وا لیب وتی متسب با کس هی خط متذظ بآ هس کارا نا
خاهد أمد. اين داريم م ىآيد. لين lll J Salam bab dam كه از مف 110 بد
عکل ۲۷۰۷ کشیدگی پسامد و طیف خروجی لیزر تکبدی:
= (09/48) بهدست
fp apt elie te
فوت اضافي ازكسيل خوديسخود از رابطة
6 من رايد إن ۱۰۱ تا ۱۰۱۶ در تغیرباشد
Ow)
صفحه 6:
میدان الکتریکی
باريكة خروجى را میتوان بهصورت [(6),م + Galt) Sty E(t) = E, sin[Yavyt
متغیر کاتورهای است که افتوخیزهای میدان نقطةً سدرا». به حساب میآورد. سپس میتوان نشان
داد که رفتار زمانی (8)«م نوعاً يك فرایند پخشی است. یعنی, انحراف فاز ريشة میانگین مربعی
پس از زمان 4. ۰([۲(۷/۲),م - (0)مم]) < (۵4)۵ با 0(۷/۲) متتاسب است. شکل طیف
نور كسيل شده؛ یعنی طیف E(t) alg بهصورت لورنتسی است. و با نادیده گرفتن تلغات داخلی؛
بهناى abo}, 31 (FWHM) ol ]1¥[
_ ( _Ny_\ (tahvr)(Ave)*
۵۷ < (in) —r. (1.4.9)
بهدست میآید. که توان خروجی است. اين رابط معروف شالو-تاونز! است که در پيشنهاد اولیة
آنها دربارة لیزر معرفی شد[۲۴]. و حد کوانتومی پهنای خط لبزر ا ثابت میکند.
صفحه 7:
1 TOC Beer,
< عنوان برهم کنش تابش بسیار وسیع بوده و بحث را فقط پیرامون یون ها و اتم ها به عنوان محیط فعال
محدود میکنیم. به ترتیب توضیح میدهیم پیرآمون :
نظریه تابش جسم سیاه ( خلاصه )
مد های کاواک مکعب مستطیل
+ رابطه تابش پلانک
صفحه 8:
2-1 نظریه تابش جسم سیاه
2-2 مد هاى كاواىك مكعب مستطيل
b SHS در نظر میيريم که با یک محیط دىالكتريق همكن و همسائكرد
اگر ديوارة كاواك در دعلى ثابت ”1 قرار كرفته باشد, ديواره بدطور پوسته نوی بهصورت تایش
موج الكتزومغناطيسي گسیل ویادریافت میکند. هنگامیکه آهنگهای جذب و گسیل بابر شوند.
شرط ترازمشی روی دیوارههای کاواک و همجنين در هر نقطة دىالكتريكى برقرار مى شود ]١[
این وضعیت را میتوان با معرفی چگالی انرزی ۸ که عبارت است ازانرزی الکترومفناطیسی در
واحد حجم کاواک, توصیف کرد. این چگالی انرژی را میتوان بهصورت تابعی از میدان الکتربکی
بیان کرد که 5 و دز بترتیب ثابت دیالکتریک و تاوابى مغناطيسى محيط داخل کاواک هستند.
هبچنین نما () نشاندهند:مانگین زمانی در یک دورة تیش میدن است. سپس می:
توزيع طبفى انرئى ابن تلبشش را يا تابع م که تم از بسامد است معرفى كنهم. اين تابع به لين:
صورت تعريف مىشود: pull معرف
است. واضح است که پین ۵ و رم
الی اترزی تايش در گسترة بسامد بین « و 45 + «
cle
(ner) ‘dab ab HC) gle » BC) سم در
cB") + (Sua) ۱۳0 اکنون فرض میکنيم که روزنای روی دیور کاواک پهرجودآوزده شود.اگر بو شدت طیفی
توری باشد که از روزنه خارج میشود: میتوان نشان داد که بر با رم منناسب است و از رابطة
زیر پیروی میکند.
۳۳9 مط
که سرعت نور در خلا هه ضریپ شکست محیط داخل seal SIE
صفحه 9:
اكير
كلاحل
شکل ۱.۲ كاواك مكمب مستطيلى با دواردهان رساناى كامل كه در دساى BT
طبق معادلات ماكسولء ميفان
الكتريكى (0 .ريا .)2 بايد از معاد مرج
0
aa
يروف كند. درلين معادله ۳ عملگرلالاس و به سرعت:
ير ين بای هر دیا
(ren)
۳»
ور در محیط مورد بررسی است. علاره
بدان بأيد در شرط موز زير صدق كن
(orn) ها
که« برد یکةعمود ره یذ مود نظراست. ان شوط مین آن است که مه سای مدا
لکتیکی روی هوارههای کاواک پید صفر ید
و سپس یا قادادن (۶۰۴) در معالة (۲ ۴:۴۰ خوامیم
(۷.۲.۳الف) ساعد درك
A = -(on'a 525-00
كه یک ابت است. جواب عمومى معادلة (1.؟.لاب) باصورت
care) 4+ انفده بر ار
كه .4 وف تابتهاى دلخواه هستند نز
weak ۳9
با ACE) كه از رابطة (4.6.8) بعدست مىليد. موبينيم كه معادلة (9.1.9) را مىتدان بدصورت
(4 + #س)زجی (2 راهان .2
2 (
دیابن متناظر با آزایش موج ساكنٍ ميدان الكترومغناطيسى در داخل كاواك است. درواقع دامنة
نوسن دز هر تقطة داخل كلواك نسبت به زمان ثابت است. ججواهى ازاين نوع ب مك الكتزومغناطيسى
بدأساتى مئتران نشان دلا كه مستله ه! جداساختن متفيرها قابل حل است. بدينتزتيب اكر كلراك م ىنامند.
بلويسيم
(rn) 0ك
صفحه 10:
اكتون به حل معادلة (].؟.»الف) كه معادلة هلمهولتز ايده م شود با شرط مرزى معادلة
(8.1-7) میپردازيم. بهسادگی میتوان نان داد که رویط
ie = ee cos ker sin hy sink
uy = eysin Rex cos hyy sin ke ۳9
us = eosin hax sin kyy Coskez
و دن صدق مىكتتذ. مشروط بر ألكه شرط hy در معادلة (1.]./االف) رای هر مقدر مت
urn د إل لجيه
he
علاوه بر أن ie BIS (NTT) ala (۵:۲۰۲) را روی سه صفحه * > عد * > بل
برأورده كرده است. اكنون اكر شرط ابنكه معادلة (؟.؟.8) روى سار ديوارمهلى كلواك
cathy pale
Ie
ene
تيز برأورده شود را اعمال
۳
be
که :۰ وج عداد صحيح مثبت هستن. همیت فیزیکیآها ین بلنصله دی هداد
كردهانى را تشن میدهند که کد موی Ao atte SL د و و اند بای مایت
0:1 وه سیون دید که رنه ون اند ATT (ATE) ladle gb
پسامد وهای ند ily Coal ch رابطة
۵
orn)
مان
پهدست میآی. و نز هلر سر نشان دادیم که سامدشد یه شاخصهای ۷ 0و بستگی
درد هنوزهم شد بهسورت کامل تییننشده است. چون به: بیع و وه هن متادیردلخواهی
هستت. ليكن معادلات ماكسول شرط دبكرى راكه ميدان الكتريكي در أن صدق موكند يددست
میدهد. اين شرط عبارت است از * - Sod (VET) Halas SS TOU میآوريم
5-6 (en)
در معا (۱۴۰۴:۲) دو بردار» وعا راكه مؤلفمهاى آنها در امتداد مجورهاى 2 لل..
ha yer ey er و هستئد معرفى كرديم. ينين معادلة (۱۴۰۳۲) قشان مي دهد كه از
سه كميت مه بوه ومن ثنها دوتاى آنها مستقلاتد. در واقع. وقتى له am ور بت نگه هریم
أيعنى» وقتى ل ثابت باشد)؛ بردار» بايد در صفحداى عمود برعل قراركيرد. دراين صفحه تنها در
aye Be ba oe wil لذ تنها دو د مستقل وجوه خواهد داشمت. هر بردار
ذيكر »كه در اين صفعه قرار كيرد تكيب خطى ازاين در بردار خواهد بود
ae’
(YAM tate en)
(2 Te Cohn
lagi sel که ۷۶ حجم کل کواک است. اکن ار رز داد د در واحد ججم ودر
» عرید کی یز
IN _ Axe’
nape . ۶۲
صفحه 11:
اگر دقت کرده باشید یا از اين يس دقت کنید, میتوانید بینید که لامپها و منابع نور معمولی, نور را
در هممی چهتها پخش میکنند. برخلاف منابع نور دیگر, لیزرها یک باریکمی نوری بسیار نازک و
کمپهنا گسیل میکنند که اين مسئله باعث تمرکز انرژٍی تمام پرتوهای نور در یک نقطمی کوچک
میشود..نور لیزر به صورت یک باریکة نازک با ضخامت چند میلی متر تولید می شود و بدون آن که
ضخامتش به مقدار چشمگیری افزايش یابد تا فاصله های دوری منتشر می شود. نباید باريکة لیزر باز
شود ولی در عمل يق وأكرايى در حد ند تانية زاويه أى در أن إنفاق مى افتد و علت أن براش زور
yoo انتشار است. بر طبق نظریة پراش فرانهوقر حاصل از یک روزنة Sl owls مقدار باز شدگی
زاویه ای یک پرتو ضمن انتشار از رابطة به دست می آید که باز شدگی زاویه ای پرتو, طول موج و
0 قطر سطح مقطع پرتو می باشد. این باز شدگی بسیار کوچک است. برای پرتوبی به قطر 200۴0
در طول موج 0.5 میکرون مقدار آن حدود رادیان است. و چ
لکه بعد از طی مسافت چند صد متر به حدود سانتی متر برس
بسرعت باز شده و سپس از چند متر, سطح بزرگی را روشن م
شکل ۶۰۱ واگلیی موم تخت الكترومغناطيسى به
صفحه 12:
0 a )۱۳.۱(
که در آن ۸ و 1 بهءترتیب طول موج و قطر باریکهاند. / ضریب عددی از مرتبة واحد است که
مقدار آن به شکل توزیع دامنه وبه چگونگی تعریف واگرایی و قطر باریکه بستگی دارد. باریکهای
که واگرابیاش از معادلة (VN) بهدست میآید. محدودشد؛ پراش نامیده میشود.
ok
سطح همدوسی نظیر گشودگی محدودکننده برای برهمنهش موجکهای جزنی عمل میکند. اکنون
واكرابى باريكه با رابطة
BX
کی -ه )۲۴۰۱(
تعريف مى شود که باز هم ۸ یک ضریب عددی از مرتبة واحد است که مقدار دقیق آن به چگون
می: م
تعریف واگرایی 0 و سطح همدوسی 5۰ بستگی دارد.
صفحه 13:
توان تولید لامب هاى ليزر نسبتاً کم است. لیزرهای آزمایشگاهی آموزشی مانند لیزر هلیوم - نثون
تواتی در حند میلي وات دارند. این در حالی است که لامپ هاق روبنتایی معمولی از نوان زیادق
برخوردار اسرت. توان یک لامپ روشنایی حبابی که یک اتاق کار را روشن می کند ممکن است 200
ت باشد. اگر چه توان ales لیزرها پائین است اماء به دلیل آنکه تمام انرٍی بر روی سطح کوچکی
متمرکز مى شود جكالى الرى رسنیده به واحد سظح بسیار بزرگتر از چکالی انرقی تور یک ما
ser واحد سطح است. نرژٍی که از یک لیزر 100 واتی به یک میکرون مربع می رسد 1014
ابر چگالی انرژی رسیده از یک منبع مه
7 تور 1014 لامپ 100 وائی انرژی به
(x)
JS ۷۱ () درخشایی سطح Lace Sy ay O Aas yo عادی امراج التومتاطیسی: (ب)
درخشلى يك باربكة يز با نط Mb D 8
صفحه 14:
Sol Sie فرش
در نقطة 0 روى جشمه باشد [شكل ۷.۱[الف)]. توان 47 راكه توسط 05 با زلوية فضابى 067
در امداد 00 گسیل میشود میتوان بهصورت زیر نوشدت
AP = B eos dS a0 ۳
كه درآن 0 زاوية بين امتداد /00 وعمود « بر سطح است. توجه کید که حضور ضریب 050 به
علت آن است كه كميت فيزيكى حائز اهمبت براى كسيل در جهت '00) تصوير 45 روى صفحة
عمود بر استداد '00 يعنى 006045 pS onl كه با معادلة (8:5.1) تعريف م شبرد ب
درخثالى جشمه در نقطة 0 در امتداد 007 مىكويند. ابن كميت عموماً به مختصات نطبی 4
وف امتداد '00 و به نطة © بستگی داد وقتی 2 ثپتپاشد
(يجشمة لامبرت) مىكوية.
اكتون باريكة ليزرى را يا نوان ”اه سطح مقطعى دايرداى به قطر 19 و واگابی ۵ در نظر
مىكيريم إشكل ١./1(ب)]. از آنسابى كه 0 معمولاً خيلى كوججك استء داريم ١ ل 6060 جون
coal ly Sash pie carlin با 127/6 و زاوية قضابى كسيل ؟58 Hales Gb ical
(۳:۳۰۱) درخشاییپاریکه | بهصوویت
م
تا ۳28
هدست ese هنين اكر باريكه ممدردشدة Ou gels ch ete = ولا ار معا
VAN) tale S54 5 (ETN) تخوافيم داشت
( rye (ors)
كه درخشابى بيشينه بای باریکهای پا تون ۶
شكل 10 [الف) تزجع شدت در صفعة كاتونى يك عدسی بای یکی با ای 8 (] جزة مر
تفت بارکی که در (الف) ده است.
بای زارف کیچک 9 دو لکه
صورت عرشی با فاصلة 10 > ۶ از يكديكر قزر دارند. جرن كسترفك زأويناى لمواج تخت
كه باريكه را حر شكل ١.//الف) مى سارند بابر با زاوبة وكرلى # است: نتبجه میگيريم که قطر
6 لكة كنض در شكل ١.((الف] ترما بار است با 18 - 4 بإى یک عدسی یال بدون
لاف توان كلى در صفح ة كانونى يبري تان 7 مو فوودى اسسته بنواين شدت قد در صفعة
کونی بر است با (0)/ظ - ۴/۵ - بء برحسب درخشایی Be Gb Sas
BEDI pease mae (TEN) بل پس با با قذیش قطر 12 بازيكه افاي
سويد وقتى 2 براربا قطر Di عدسى باشد. ب مقدار بيشينة و خواهيم وسيد. در لين حالت
بست م ليم
GFA) ل ف
که( /۳۸) بت [(/ ١), -تسساطه - ۸۵ گشودگیعددی عسی است. (PNA
انشان م دهدكه بإى بك كشودكى عددى مفروض» شدت قله در صفحة كاتوى بك عدسى فقط
رای پرک نی درد
صفحه 15:
« نور لبزر تک رنگی است. تک رنگی یک نوز زا با پیناب آن تعیین می کنند. منظور از بیناب تغییرات
شدت با بسامد نور است. بسامد نور قرمز و بسامد نور آبی موجود در نور سفید است. برتری یک
بیناب را با پهنای آن در محل نیم ماکزیمم شدت تعیین می کنند. پهنای بیناب نور سفید بسیار وسیع و
در حدود 1014 هرتز است و به اين دلیل نور سفید را یک نور غیر تکرنگ می دانیم. هر چقدر پهنای
بیتاب کوچکتر باشد نور تک رنگ تر است. به طور نظری بايد بهناى نور ليزر به كمتر أز جند هرتز
پرسد. بنابراین بیناب لن بسیار نازک است و گفته می شود که نور آن تکرنگ است. هرچه پهنای
فرکانس لیزر باریکتر باشد, لیزر بازده بیشتری خواهد داشت.
صفحه 16:
5
5
6 همدوسی
همدوسی خاصیتی است که به بهترین وجه نور لیزر را از سایر انواع نور متمایز میکند و باز هم اين خاصیت :
نتیجه ماهبت فرآیند نشر القایی است. نور حاصل از منابع معمولی که توسط نشر خود به خودی کار میکنند. به
نور غیر همدوس آشفته موسم است. در این موارد . هیچ همبستگی بین فاز فوتونهای گوناگون وجود ندارد و در اثر
تداخلهای اساسا تصادفی بین آنها , افت و خیز محسوسی در شدت پدید میآید. تورهلی معمولی, شامل پرتوهای
غير همفازی هستند که هر دام از آنها با فاز خاصی نوسان میکند و هیچ نظم مشخصی بین تمامی آنها نیست.
درحالیکه پرتوهلی نوری تشکیلدهندهی نور لیزر همكى فاز يكسانى دارند؛ به اين معنا كه همه باهم به مقدار
پيشینه و کمینه میرسند. ذر مقابل در لیزر : فوتونهایی که توسط مجیط برانگیخته لبزر نشر میشوند: با سار
فوتونهای موخود در حفیح , همفازند. بقیاس زمانی که طی لن, همتستگی فاز برفرار میباند. به عنوان مان
همدوسی شناخته میشود. بنابراین دو نقطه در طول باریکه لیزر به فاصلهای کمتر از طول همدوسی , باید فاز
مرتبطی داشته باشند. طول همدوسی رای انواع مختلف لیزر متفاوت است. مهمتیین کاربرد همدوسی لیزری
تمام نگاری (هولوگرافی) است, که روش برای تهیه تصاویر سه بعدی به شمار می رود
فوتون های ایجاد شده در نور لیزر به نحوی هستند که امواج مربوط به آنها کاملاً همدوس یا همفازند ويا مى
توان گفت که طول همدوسی (طول قطار موح) منایع لیزر بسیار بزرگ و به حدود چند کیلومتر می رسد. طول
همدوسی یک منیع متناسب با عکس پهنای بیناب نور آن منبع است و چون پهنای بیناب نور لیزر کوچک است طول
همدوسی زیاد است. برعکس نور سفید از طول کوهرنسی کوچکی برخوردار می باشد.
صفحه 17:
>
نور لیزر را می توان با استفاده از یک عدسی با دهان# بسیار کوچک کانونی کرد در صورتی که امکان
كانونى كردن تمام نور يك متبع معمولى وجود ندارد. با كانونى كردن نور یک لبزر بر سطحى به
بزرگی چند میکرون مریع, مف توان تمام انرژی را در نقطه ای متمرکز کرد و در نتیجه, دمای آن را به
شدت افزایش داد. امروزه سعی می شود که با کانونی کردن نور یک لیزر دما را به حدود 1020
درجة کلوین برسانند و به طور مصنوعی فعل و انفعالاتی که در خورشید اتفاق مى افتد را ايجاد کنند.
صفحه 18:
>
Nt CRUD 2 ( قفل شدكى
مد )
اصولاً اغلب لبزرها مانند منابع نور معمولی به طور پیوسته و یا 6۷۷ کار می کنند. اماء این توانائی
وجود دارد که نور لیزر را به صورت تب های کوتاه مدت ایجاد نمود که اصطلاحاً گفته می شود لیزر
در مد PW تولید شده است. امروزه با به کار بردن روشهای خاص, زمان هر تپ تا 12-10 ثانیه و
حتی کمتر کاهش یافته است و لذا انریٍی هر تپ بسیار بزرگ بوده و می تواند انرثیی زیادی در این
زمان کوتاه آزاد نماید. تعداد تب های تولید در واحد زمان نیز قابل تغییر و کنترل می باشد. لازم به
ذکر است که در منابع معمولی نمی توان انرژٍی را ذخیره نمود و در مدت زمان دلخواهی که همان
زمان تپ نوری است آزاد نمود ولی اين امکان در لیزرها وجود دارد.
صفحه 19:
Ee =
«a '
شکل ۱.۱ نمایش طیوار سه فایند: (الف) گسیل خودبهخود, (ب) گسیل القایی: (ج) جذب.
صفحه 20:
nye me reel ل ا
>
تابشهای لیزری هیچ ارتباطی به تایشهای هستهای و رادیواکتیو ندارند. لیزرهاء تایشهای معمولی مانند تابشهای
رادیویی. اشعمی ۷ مادون قرمز و فرایتفش تولید میکنند. با اينکه اين تابشها هم توسط اتمها تولید میشوند.
فرایند آن کاملا متفاوت است و با جایهجا شدن دائمی الکترونها در یک ماده ایجاد میشود. الکترونها هميشه در
پایینترین اترژٍی یعنی اولین پلهی نردبان تشستهاند و منتظر هستند تا از بیرون, انرژی دریافت کنند. اگر انرژی
لازم برای رفتن به پلهی بعدی را دریافت کنند. بی درنگ به sal بعدی, یعنی تراز برانگیخته خواهند رفت. اما بودن
در اين تراز يا بله چندان طول نمیکشد؛ چرا که الکترونها علاقمی بیشتری به بودن در حالت پایهی خود دارند.
برای بازگشتن به حالت پایه, انرئی گرفتهشده باید پس داده شود که الکترون این انرژٍی را با تابش یک فوتون از
دست مم .دهد. نه ابت ق ایتدر گس . خمدیهخمدم. الکت «.. گفته میشود؛ چرا که اتم به خودی خود تابش میکند. از
و ا
ل خردهخود باگسیل فوتنی با نوی 1 - 2 dy,
وقتی ام از ار ۲ب از ۱ نی میافند مشخص میشود (شکل .وه کند که
گسیل تبشی یکی از دو طریق سکن فروافت اتم است: فروافت میتوند به طریق غیرتیشی
ثيز اتجام شود. در این حالت اختلاف نززی ۶0 - 0 هصورت دیگری غیر از تبش موج
الكترومفتاطيسى به محيط منتقل موشود (مئلاً ممكن است اين اختلاف انرزى ب#صورت انرزى
جبنبشى يا نززى داخلى به ها موذكولهاي محيط. منتقل شود). ابن بديذه با قرافت غيرةنشى
م ىكويند.
ی نور تأبش مىكتند.
صفحه 21:
معمولا یک دسته از اتمها. تعداد الکترونهلی بیشتری در حالت پایه نسبت به حالت برانگیخته دارند
که به همین دلیل مواد مختلف معمولا بهصورت خودبهخودی تابش نمیکنند. اما اگر با استفاده از
روشهلی خاص پمپ انرژی a آنها انرژٍی بدهیم و الکترونها را برانگیخته کنیم چطور؟ در اين
صورت. جمعیت تراز برانگیخته از جمعیت تراز پایه بیشتر میشود. بنابراین الکترونهای زیادی
آمادمی تابش کردن هستند. به اين وضعیت. وارونی جمعیت گفته میشود؛ چرا که اتمها نسبت به
حالت معمول خود دچار وارونگی در جمعیت ترازها شدهاند. اکنون فرض کنید بتوانیم در حدی به
انريف ددن ادامه بدهیم که جمعیت پرانگیخته نتوانند سریعا به تراز پایه برگردند و برای مدت نسبتا
طولانی در تراز برانگیخته بمانند. در این صورت بهاصطلاح یک تراز متا استیبل درست کردهايم. در
اين هنكام اكر فوتونى با انرزى دقيقا برابر با انرذى بين دو تراز بايه و برانكيخته را به محيط ماده
فعال ليزر بتاباتيم, اين فوتون با برخورد به يكى از الكترونهلى برانكيخته. لن را به حالت بايه
برمیگرداند. این در حالی است که در پایان, فوتون تابش شده هنوز ياقى است و الكترون بازگشته
نیز فوتوئی با همان انریٍی فوتون قبلی تابش میکند. به این قرایند. گسیل القایی گفته میشود. هر
کدام از دو فوتون تولیدشده میتواند الکترونهای برانگیختهی دیگری را به حالت پایه برگرداند. در
اصطلاح نور را تقویت میکنیم یعنی یک فوتون به سمت ماده فعال تابش کردیم و دو فوتون دریافت
کردیم. در پایان. انبوهی از فوتونها با فرکانس یکسان تولید میشود که باریکمی پرانرئیی نک
فرکانس و همدوس لیزری را تشکیل میدهد
صفحه 22:
اکنون فرض کنیم که تمی ابتدا در تاز ۲ قرارگرفته باشد و موجی الکترومفناطیسی با بسامد
,۷ < 7 (یعنی بر با پسامد موجی که از طریق گسیل خودبهخود گسیل میشود) بر ماده فرود
آید [شکل۱.۱(ب)]. از آنجایی که اين موج دارای همان بسامد اتمی است؛ احتمال محدودی
وجود دارد که اين موج اتم را وادار به گذار ۱ +- ۲ کند. در اين مورد اختلاف انرژی 10۱ - 17۲
بهصورت موج الکترومغناطیسی ظاهر میشود که به موج فرودی افزون میشود. اين پدیده گسیل
القایی است. اختلافی اساسی بین گسیل خودبه خود و القایی وجود دارد. درگسیل خودبه خود. اتم
موجی الکترومفناطیسی ر تابش میکند كه رابطة فازى معينى با موج تابش شده توسط اتمى ديكر
را ندارد. به علاوه» موج مىتواند در هر جهتى كسيل شود. در كسيل القايى؛ از آنجايى كه فرايند
از طریق موج الکترومفناطیسی فرودی مجبور به گسیل شده است» كسيل هر اتم بوطور همفاز به
موج فرودی افزوده میشود و در همان جهت روان میشود.
صفحه 23:
اکنون فرض کنیم كه اتم ابتدا در از ۱ قزر دار (شکل۱۰۱(ج)] اگر این تران حالت بايه
باشدء اتم در همان تراز میماند. مگرآنکه تحریکی خارجی صورت پذیرد. فرض میکنیم که موجی
الکترومفناطیسی با بسامد .۲ < ۶ بر اين ماده فرود آید. در اين مورد احتمال محدودی وجود
دارد که اتم به تراز 1 ارتقا يابد. اختلاف انرزى «الل - 10۲ مورد نیز انم برای این گذار از انرژی موج
الکترومفنالیسی فرودی تأمین میشود. اين فرايند را جذب مىكويند.
