LASERI(Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation)

• LASER je uređaj za pojačavanje svjetlosti stimuliranom emisijom, odnosno , to je uređaj koji služi kao izvor polarizirane, monohromatske svjetlosti velikog intenziteta.

GRAĐA LASERA

Laser se sastoji od tri osnovna dijela:• Energija za pobuđivanje medija ili laserska

pumpa• Laserski medij ili laserski materijal• Dva ili više ogledala koji tvore rezonantnu

šupljinu ili optički rezonator

LASERSKA PUMPA

Laserska pumpa je dio koji osigurava energiju za rad lasera.Kao laserska pumpa mogu biti električno pražnjenje naboja, bljeskalica, elektrolučna svjetiljka, svjetlo sa drugog lasera, kemijska reakcija ili čak eksplozivno sredstvo. Koja će se vrsta laserske pumpe upotrijebiti, ovisi o laserskom materijalu.

LASERSKI MEDIJ

Laserski medij je glavni određujući čimbenik na kojoj valnoj dužini će raditi laser, pa i nekih drugih svojstava. Laserski medij može imati linijski spektar ili šire područje spektra.

Laserski medij se pobuđuje sa laserskom pumpom, da stvori preokret (inverziju) napučenosti i da započne sa spontanom i stimuliranom emisijom fotona, koja vodi po pojave optičkog pojačanja.

OPTIČKI REZONATOR

Optički rezonator u najjednostavnijem obliku prestavlja dva paralelna ogledala, smještena oko laserskog medija, koji omogućuje povratnu vezu svjetla.

Jedan je reflektor s visokim stupnjem refleksije dok je drugi reflektor s djelomičnim stupnjem refleksije koji se još naziva izlazni reflektor, zato što omogućuje da jedan dio svjetla napusti optički rezonator stvarajući izlaznu zraku lasera .

Laseri se dijele s obzirom na prirodu medija koji se koristi za proizvodnju laserske zrake:

• laseri s čvrstom jezgrom • plinski laseri• poluvodički laseri• kemijski laseri• laseri s bojilima • laseri sa slobodnim elektronima

Prvi laser je napravio američki fizičar T.H. Maiman 1960. godine. To je bio RUBINSKI LASER.

Rubinski laser je laser s krutom jezgrom. Kao jezgru, koristi štapić od rubina. Rubin je aluminijev oksid dopiran atomima kroma u obliku trostruko nabijenog kationa. To je trostupanjski laser.

Atomi kroma se pobuđuju optičkim putem u niz d orbitala,koje, u interakciji s ostatkom kristala čine široke vrpce, pa se na atomima kroma apsorbira relativno široki raspon valnih duljina.Iz tih vrpci, atomi se relaksiraju u metastabilno stanje.

• Relaksacija je brza (nekoliko pikosekundi), i događa se neradijativno:

ne emitiraju se fotoni, nego se energija troši u obliku topline.

Metastabilno stanje ima vrijeme života oko 4 milisekunde.

Lasersko djelovanje se događa između metastabilnog i osnovnog stanja.

Lasersko zračenje ima valnu duljinu 694.3 nm,

što odgovara crvenom svjetlu. Kao pobuda laserskog medija

koristi se ksenonska bljeskalica.

IMPULSNI LASER

Umjesto jednog nepropusnog, i jednog slabo propusnog zrcala, moguće je koristiti potpuno neprozirna zrcala, od kojih se jedno periodički pomiče izvan optičkog puta lasera. Kada je zrcalo na svom mjestu, ono zarobljava lasersku zraku unutar rezonatora, gdje se ona pojačava zahvaljujući stimuliranoj emisiji zračenja. Kada se zrcalo ukloni, iz lasera izlazi kratki impuls intenzivnog laserskog zračenja.

• Pulsevi se kod lasera mogu proizvesti i stavljanjem određenog bojila u rezonator.

• Na taj način se spriječava prolazak fotona kroz lasersku cijev, dok se uspostavi potpuna (ili gotovo potpuna) inverzija napučenosti u laserskom mediju.

• Ukoliko se rezonator pažljivo izradi, moguće je u rezonatoru zarobiti određeni broj valnih duljina laserskog zračenja. U tom slučaju, laser će početi pulsirati u vrlo kratkim pulsevima – čak i u trajanju od oko jedne femtosekunde

Godine 1961. konstruiran je prvi PLINSKI LASER.

• Plinski laseri imaju laserski medij u plinovitom stanju

• Obično se sastoje od cijevi ispunjene plinom ili smjesom plinova, pod određenim tlakom

• Krajevi cijevi opremljeni su zrcalima kako bi tvorili lasersku šupljinu

• Pobuđivanje atoma plina se obavlja električnim pražnjenjima kroz plin u cijevi i često se hlade strujanjem plina kroz cijev

• Najčešće korišteni plinski laseri su: He-Ne laser (Helij-Neon), Argonski laser ili CO2 laser.

PRIMJENA LASERA

Primjena u medicini :

• u hirurgiji; npr. moguće je laserom obraditi kapilar u oku bez oštećenja okolnog tkiva i bilo kakve operacije na oku

• Laserima se može liječiti i kratkovidnost i dalekovidnost, obradom očne leće

Primjena u industriji:

• Zavarivanje različitih materijala

• U građevinarstvu kao “vodiči” mašina za bušenje tunela

• Bušenje kalibracionih rupa i rezanje metala

• Laseri se koriste za pohranu i očitavanje podataka na različitim medijima CD, DVD

• Laseri se koriste i u laserskim printerima, za osvjetljavanje određenih područja na fotoosjetljivom valjku, kojim se onda tinta preslikava na papir

Ostale primjene

• Zbog svoje monokromatičnosti, laseri su iskorišteni i za novu definiciju metra.

• za označavanje položaja na nekom udaljenom mjestu, u mjeriteljstvu, a čak i prilikom predavanja predavači pokazuju na ploču ili platno laserskim pokazivačima

• u spektroskopiji, kao intenzivni izvori monokromatičnog svjetla• Jako veliki laseri se koriste za istraživanja materije u uvjetima

ekstremnih tlakova i temperatura. Pomoću takvih lasera moguće je provesti nuklearnu fuziju na malenim količinama vodika

• U vojnoj tehnologiji se koriste, ili se razvijaju laseri kojima bi se uništio udaljeni objekt, npr. balistička raketa ili satelit. Tu se koriste različiti laseri, a primjenu su našli i kemijski laseri, jer u kratkom vremenu mogu odaslati vrlo snažnu zraku.

HOLOGRAFIJA

• Holografija je metoda stvaranja i reproduciranja trodimenzionalnih slika na fotografskoj ploči primjenom koherentne svjetlosti (laser).

• Na fotografskoj ploči ne registrira se samo raspored intenziteta svjetlosnih zraka kao u običnoj fotografiji već i njihovi smjerovi i faze.

• Zbog toga je holografija omogućila pohranjivanje pune

trodimenzionalne strukture snimljenog objekta.

• Princip holografije otkrio je još 1948. godine mađarski znanstvenik Dennis Gábor istraživajući mogućnosti bolje moći razlučivanja elektronskog mikroskopa, no tek je šezdesetih godina 20. stoljeća otkriće lasera omogućilo praktičnu primjenu holografije.

Primjena:

• fotografiranja brzih pojava s velikom prostornom dubinom

• prostornog prikazivanja strujanja plinova i tekućina

• pomoću holografije sa snopom elektrona (elektronska holografija) snimljena je i unutrašnjost atoma

• deformacija u elastičnim predmetima itd.