{"id":20005,"date":"2011-03-30T13:49:00","date_gmt":"2011-03-30T13:49:00","guid":{"rendered":"http:\/\/trainingsnews.com\/emisia-stimulata-laserul"},"modified":"2011-03-30T13:49:00","modified_gmt":"2011-03-30T13:49:00","slug":"emisia-stimulata-laserul","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/2011\/03\/30\/emisia-stimulata-laserul\/","title":{"rendered":"EMISIA STIMULATA LASERUL"},"content":{"rendered":"
<\/div>
Dup\u0103 cum se \u015ftie, atomii \u015fi moleculele corpurilor se afl\u0103 \u00eentr-o continu\u0103 mi\u015fcare dezordonat\u0103, energiile lor cinetice fiind distribuite \u00een jurul unor anumite valori medii ce depind numai de temperatur\u0103. \u00cen afar\u0103 de aceasta, atomii \u015fi moleculele se pot afla \u00een diferite st\u0103ri de energie (st\u0103ri electronice, st\u0103ri de vibra\u0163ie, st\u0103ri de rota\u0163ie, etc.), astfel \u00eenc\u00e2t absorb\u0163ia sau cedarea energiei de c\u0103tre aceste particule are loc numai \u00een cuante (cuant\u0103 de energie<\/i><\/b> = cantitate determinat\u0103 \u015fi finit\u0103 de energie care poate fi emis\u0103 de un sistem atomic, molecular) corespunz\u0103toare tranzi\u0163iei \u00eentre dou\u0103 st\u0103ri energetice sta\u0163ionare. Distribu\u0163ia atomilor sau moleculelor pe aceste st\u0103ri energetice este de asemenea func\u0163ie de temperatura corpului. Consider\u0103m trei nivele de energie ale unui atom  E3<\/sub> > E2<\/sub> > E1<\/sub> . Simboliz\u0103m prin cercule\u0163e num\u0103rul de atomi care la o temperatur\u0103 dat\u0103 au energia corespunz\u0103toare nivelelor respective.<\/span><\/span><\/div>\n
                                         <\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
<\/span><\/span><\/span>________________   E3<\/sub> , N3<\/sub>                unde E1<\/sub>, E2<\/sub>, E3<\/sub> sunt energiile iar<\/span><\/span><\/div>\n
N1<\/sub>, N2<\/sub>, N3<\/sub> reprezint\u0103 num\u0103rul de atomi                                 corespunz\u0103toare celor trei nivele<\/span><\/span><\/div>\n
__O<\/sub>__O<\/sub>__O<\/sub>__O<\/sub>__O<\/sub>____<\/sub>E2 <\/sub>, <\/sub>N2<\/sub> <\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
\n<\/div>\n
_<\/span><\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_      E1 <\/sub>, N1<\/sub><\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
Se constat\u0103 c\u0103 nivelul cel mai de jos, N1<\/sub>, este populat cu num\u0103rul cel mai mare de atomi, num\u0103rul acestora sc\u0103z\u00e2nd o dat\u0103 cu trecerea pe un nivele energetic superior, deci N1 <\/sub>> N2 <\/sub>> N3<\/sub>. Aceasta este reparti\u0163ia obi\u015fnuit\u0103 a atomilor unui corp aflat \u00een echilibru termodinamic <\/b>(starea \u00een care to\u0163i parametrii caracteristici nu se modific\u0103 \u00een timp  ) la o temperatur\u0103 dat\u0103.<\/span><\/span><\/div>\n
Cresc\u00e2nd temperatura corpului, se constat\u0103 o modificare a distribu\u0163iei atomilor pe cele trei niveluri energetice, dup\u0103 cum se vede \u00een desenul de mai jos :<\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
__O<\/sub>____O<\/sub>_____O<\/sub>___   E3<\/sub> , N3<\/sub>                   unde E1<\/sub>, E2<\/sub>, E3<\/sub> sunt energiile iar<\/span><\/span><\/div>\n
N1<\/sub>,N2<\/sub>,N3<\/sub> reprezint\u0103 num\u0103rul de atomi                                                                      corespunz\u0103toare celor trei nivele<\/span><\/span><\/div>\n
__O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>_O<\/sub>__   E2<\/sub> , N2                               <\/sub><\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
\n<\/div>\n
__O<\/sub>__O<\/sub>__O<\/sub>__O<\/sub>_O<\/sub>__     E1<\/sub>, N1<\/sub><\/span><\/span><\/div>\n
  <\/span><\/span><\/div>\n
Se constat\u0103 c\u0103 sistemul devine tot mai bogat \u00een atomi excita\u0163i pe nivele de energie din ce \u00een ce mai mare.<\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n

PRINCIPIUL DE FUNC\u0162IONARE AL LASERULUI<\/span><\/u><\/span><\/h3>\n
\n<\/div>\n
          LASER = Light Amplification by the Stimulated Emission of     Radiation  (Amplificarea luminii prin emisia stimulat\u0103 a radia\u0163iei).<\/span><\/i><\/b><\/span><\/div>\n
Un atom aflat \u00een starea de energie superioar\u0103 E2<\/sub> poate reveni pe un nivel inferior E1<\/sub>, fie spontan degaj\u00e2nd o energie egal\u0103 cu diferen\u0163a dintre energiile celor dou\u0103 nivele, E2<\/sub> \u2013 E1 <\/sub>numit\u0103 emisie spontan\u0103 <\/i><\/b>, fie ca urmare a interac\u0163iunii cu un foton (foton = <\/b>particula elementar\u0103 a radia\u0163iei electromagnetice care posed\u0103 energie \u015fi impuls \u015fi care nu poate exista \u00een stare de repaus) de frecven\u0163\u0103 egal\u0103 cu cea corespunz\u0103toare intervalului dintre cele dou\u0103 nivele numit\u0103 emisie indus\u0103 <\/i><\/b>sau emisie stimulat\u0103.<\/i><\/b><\/span><\/span><\/div>\n
Emisiile spontane \u015fi cele stimulate au fost considerate pentru prima dat\u0103 de c\u0103tre Albert Einstein \u00een anul 1917.<\/span><\/span><\/div>\n
In cazul emisiei stimulate s-ar putea presupune c\u0103 se ob\u0163ine o amplificare a radia\u0163iei incidente, dac\u0103 pe nivelul de energie E2<\/sub> s-ar g\u0103si destul de mul\u0163i atomi.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen realitate, fenomenul de amplificare practic nu exist\u0103, deoarece la echilibrul termodinamic nivelul superior E2<\/sub> este mult mai pu\u0163in<\/span> <\/span>populat dec\u00e2t E1,<\/sub><\/span> <\/span>atunci fenomenul cel mai frecvent la iradierea unei substan\u0163e este interac\u0163iunea fotonilor inciden\u0163i cu numero\u015fii atomi afla\u0163i \u00een starea energetic\u0103 inferioar\u0103 E1<\/sub>. Aceast\u0103 interac\u0163iune poate duce la excitarea atomului \u00een starea energetic\u0103 E2<\/sub>. <\/span><\/span><\/div>\n
Atomul st\u0103 \u00eens\u0103 \u00een starea excitat\u0103 un timp limitat numit via\u0163a medie a st\u0103rii excitate, <\/i><\/b>dup\u0103 care revine \u00een starea de energie inferioar\u0103 E1<\/sub>, fie prin cedarea energiei E2<\/sub>  – E1 <\/sub> atomilor vecini, sub form\u0103 de c\u0103ldur\u0103, fie prin emisia unui foton.<\/span><\/span><\/div>\n
Acest nou foton poate ie\u015fi din corpul iradiat sau poate fi la r\u00e2ndul s\u0103u absorbit \u00een urma unor procese de excitare.<\/span><\/span><\/div>\n
Deci, \u00een condi\u0163ii normale, din corpul iradiat va ie\u015fi \u00een unitatea de timp un num\u0103r de fotoni mai mic dec\u00e2t cel incident \u015fi astfel radia\u0163ia incident\u0103 va fi totdeauna sl\u0103bit\u0103 \u00een urma trecerii ei prin corpul respectiv.<\/span><\/span><\/div>\n
Din cele spuse mai sus reiese c\u0103 orice corp iradiat va emite o putere mai mic\u0103 dec\u00e2t puterea incident\u0103,datorit\u0103 pierderilor, care p\u00e2n\u0103 la urm\u0103 duc la \u00eenc\u0103lzirea corpului.                                                                               O parte a fotonilor vor fi absorbi\u0163i de atomii afla\u0163i pe nivelul inferior E1<\/sub>, provoc\u00e2nd tranzi\u0163ia lor pe nivelul E2<\/sub>.                                                Num\u0103rul tranzi\u0163iilor de pe nivelul energetic inferior pe cel superior va fi propor\u0163ional cu num\u0103rul fotonilor inciden\u0163i \u015fi cu num\u0103rul atomilor de pe nivelul energetic inferior.                                                                                                    O parte din atomii afla\u0163i \u00een starea energetic\u0103 superioar\u0103 vor reveni spontan pe nivelul energetic inferior. O alt\u0103 parte din atomii de pe nivelul E2<\/sub> se vor dezexcita \u00een urma ac\u0163iunii fotonilor inciden\u0163i (emisie stimulat\u0103).                                                                                                                                                                                                  Dac\u0103, folosind o anumit\u0103 surs\u0103 de energie, realiz\u0103m inversiunea de popula\u0163ie \u00eentre dou\u0103 nivele energetice ale atomilir unui mediu dat (care \u00een acest caz se mai nume\u015fte \u015fi mediu activ),iar intensitatea radia\u0163iei incidente dep\u0103\u015fe\u015fte intensitatea de prag (intensitatea radia\u0163iei incidente necesar\u0103 neglij\u0103rii emisiei spontane), puterea radiat\u0103 de mediul activ<\/span> <\/span>poate deveni mai mare dec\u00e2t puterea incident\u0103 \u015fi se ob\u0163ine \u00een acest fel un amplificator cuantic de radia\u0163ie prin emisie stimulat\u0103 (laser). <\/i><\/b><\/span><\/span><\/div>\n

 <\/span><\/span><\/u><\/b><\/span><\/h4>\n

PROPRIET\u0102\u0162ILE RADIA\u0162IEI LASER<\/span><\/u><\/b><\/span><\/h4>\n
\n<\/div>\n

\u00centr-o surs\u0103 obi\u015fnuit\u0103 atomii excita\u0163i emit radia\u0163ii electromagnetice complet \u00eent\u00e2mpl\u0103tor \u015fi independent unul de altul. \u00centre semnalele luminoase ale atomilor nu exist\u0103 diferen\u0163\u0103 de faz\u0103<\/span> <\/span>constant\u0103 \u00een timp, ele se \u00eent\u0103resc \u015fi se<\/span> <\/span>sl\u0103besc<\/span> <\/span>reciproc \u00een mod haotic, conduc\u00e2nd la o intensitate medie \u015fi de aceea se spune c\u0103 lumina emis\u0103 de surse obi\u015fnuite nu este coerent\u0103.<\/span><\/span><\/h1>\n
\u00centr-o cavitate laser, de\u015fi emi\u0163\u0103torii de lumin\u0103 sunt tot atomi individuali, ei emit \u00een faz\u0103 cu radia\u0163ia stimulatoare<\/i><\/b>.<\/i><\/span><\/span><\/div>\n
Lumina astfel emis\u0103 este coerent\u0103, undele laser nu interfereaz\u0103 haotic, ci numai prin adunare, aceasta f\u0103c\u00e2nd ca intensitatea fasciculului laser<\/i><\/b> <\/i>s\u0103 fie foarte mare.<\/span><\/span><\/div>\n
La cre\u015fterea intensit\u0103\u0163ii contribuie \u015fi faptul c\u0103 marea cantitate de fotoni, deci de energie, este emis\u0103 \u00eentr-un timp extrem de scurt prin dezexcitarea stimulat\u0103 a unui num\u0103r imens de atomi excita\u0163i.<\/span><\/span><\/div>\n
          Valoarea intensit\u0103\u0163ii emise depinde de tipul de laser folosit. Se cunosc mai multe tipuri de laser :<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Laser cu rubin<\/span><\/b>  – bar\u0103 cilindric\u0103 din rubin roz t\u0103iat\u0103 dintr-un monocristal ob\u0163inut pe cale sintetic\u0103 din corindon, oxid de aluminiu – Al2<\/sub>O3<\/sub> – impurificat \u00een mod controlat cu ioni trivalen\u0163i de crom \u00een propor\u0163ie de 0,05 \u00ad\u00ad\u00ad\u00ad%<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Laser cu gaz<\/span><\/b> \u2013 folose\u015fte un amestec de heliu \u015fi neon<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Laser cu semiconductori<\/span><\/b> \u2013 folose\u015fte arseniura de galiu<\/span><\/span><\/div>\n
          Intensit\u0103\u0163i foarte mari au fost ob\u0163inute cu laserii cu solid.<\/span><\/span><\/div>\n
De exemplu, dac\u0103 lumina emis\u0103 de c\u0103tre un laser obi\u015fnuit de 100 Kw este concentrat\u0103 cu ajutorul unui sistem optic pe o suprafa\u0163\u0103 de 0,008 mm2<\/sup>, se ob\u0163ine o iluminare a acestei suprafe\u0163e de 5 x 104<\/sup> ori mai mare dec\u00e2t iluminarea ob\u0163inut\u0103 de la Soare cu acela\u015fi sistem optic, iar intensitatea luminoas\u0103 este cam de 20 de ori mai maredec\u00e2t intensitatea emis\u0103 de o arie egal\u0103 din suprafa\u0163a  Soarelui.<\/span><\/span><\/div>\n
Dispozitivele laser speciale, care produc a\u015fa- numitele pulsuri gigantice<\/i>, <\/b>pot da intensit\u0103\u0163i de 1 000 000 de ori mai mari dec\u00e2t laserii obi\u015fnui\u0163i.<\/span><\/span><\/span><\/div>\n
O alt\u0103 calitate a fasciculului laser este monocromaticitatea<\/i><\/b> <\/i>sa, rezultat\u0103 printre altele, din faptul c\u0103 tranzi\u0163iile atomilor de pe nivelul suprapopulat sunt practic simultane.<\/span><\/span><\/div>\n
Fasciculul cel mai apropiat de monocromatismul ideal \u00eel dau laserii cu gaz, apoi cei cu solid (rubin, sticl\u0103 cu neodiu,etc.), apoi cei cu semiconductori.<\/span><\/span><\/div>\n
Proprietatea cea mai important\u0103 a radia\u0163iei  laser este direc\u0163ionalitatea<\/i><\/b> sa extrem de de pronun\u0163at\u0103.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen timp ce lumina unei surse obi\u015fnuite poate fi transformat\u0103 \u00eentr-un fascicul paralel numai cu ajutorul unor sisteme optice colimatoare, lumina laser este emis\u0103 de la \u00eenceput sub forma unui fascicul paralel. <\/span><\/span><\/div>\n
Paralelismul fascicului emergent este un rezultat al ac\u0163iunii oglinzilor rezonatorului, datorit\u0103 c\u0103rora multiplele reflexii din cavitate pot avea loc, practic, numai dup\u0103 direc\u0163ia axei sale.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen timp ce un reflector obi\u015fnuit de lumin\u0103, orientat de pe P\u0103m\u00e2nt spre Lun\u0103, ar lumina pe suprafa\u0163a acesteia o arie de aproximativ 27 000 Km \u00een diametru, un fascicul laser lumineaz\u0103 o por\u0163iune cu un diametru mai mic de 3 Km.<\/span><\/span><\/div>\n
 Aceasta a permis determinarea cu foarte mare precizie a distan\u0163ei de la P\u0103m\u00e2nt p\u00e2n\u0103 la Lun\u0103.<\/span><\/span><\/div>\n
Dup\u0103 domeniul spectral \u00een care func\u0163ioneaz\u0103, dispozitivele de generare \u015fi amplificare a radia\u0163iei prin emisie stimulat\u0103 poart\u0103 diferite denumiri, astfel :<\/span><\/span><\/div>\n
Laseri<\/span><\/b> \u2013 \u00een domeniul vizibil<\/span><\/span><\/div>\n
Maseri<\/span><\/b> – \u00een domeniul microundelor<\/span><\/span><\/div>\n
Iraseri <\/span><\/b>– \u00een domeniul infraro\u015fu.<\/span><\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n
APLICA\u0162II ALE EMISIEI STIMULATE<\/span><\/u><\/span><\/h5>\n
\n<\/div>\n
Radia\u0163iile emise de dispozitivele laser au o mare varietate de aplica\u0163ii \u00een fizic\u0103, chimie, tehnic\u0103, industrie, biologie, medicin\u0103.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen primul r\u00e2nd laserii sunt folosi\u0163i ca amplificatori \u015fi generatori de unde electromagnetice<\/i><\/b>, a\u015fa cum am precizat mai sus.<\/span><\/span><\/div>\n
Fasciculul laser, put\u00e2nd dezvolta temperaturi care pot topi sau vaporiza orice material de pe P\u0103m\u00e2nt, este folosit la  prelucrarea materialelor foarte dure<\/i><\/b>, cum ar fi perforarea pieselor de diamant sau la microsuduri \u00een electronic\u0103 \u015fi chirurgie.<\/span><\/span><\/div>\n
Marea putere de direc\u0163ionare a fascicului de radia\u0163ii stimulate a dus la construirea unor instrumente radar cu foarte mare putere de rezolu\u0163ie<\/i><\/b>, at\u00e2t pe distan\u0163e terestre, c\u00e2t \u015fi astronomice.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen domeniul industriei aerospa\u0163iale este folosit la ghidarea sateli\u0163ilor artificiali \u015fi a navelor interplanetare.<\/i><\/b><\/span><\/span><\/div>\n
Pe l\u00e2ng\u0103 realiz\u0103rile spectaculoase din domeniul fotografiei obi\u015fnuite, <\/i><\/b>utilizarea radia\u0163iei laser a revolu\u0163ionat tehnica fotografiei \u00een relief<\/i><\/b>, ob\u0163in\u00e2ndu-se fotografii \u00een relief f\u0103r\u0103 obiectiv fotografic, noua tehnic\u0103 numindu-se holografie <\/i><\/b>iar fotografiile holograme. <\/i><\/b><\/span><\/span><\/div>\n
Marea monocromaticitate a fascicului laser a determinat folosirea lui ca etalon de frecven\u0163\u0103 \u015fi de timp.<\/i><\/b><\/span><\/span><\/div>\n
Un alt domeniu de utilizare a laserului este folosirea lui la citirea informa\u0163iilor de pe compact discuri (CD) at\u00e2t \u00een tehnica de calcul (calculatoare) c\u00e2t \u015fi la combinele muzicale.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00cen medicin\u0103, tot mai frecvent este folosit laserul  \u00een opera\u0163ii \u2013 laparoscopice, \u00een opera\u0163ii estetice (transplantul de p\u0103r,etc).<\/span><\/span><\/div>\n
          Exist\u0103 de asemenea multe aplica\u0163ii de ordin pur \u015ftiin\u0163ific ale laserilor:<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>C\u00e2mpurile electrice ale radia\u0163iei laser, put\u00e2nd atinge valori ce dep\u0103\u015fesc c\u00e2mpurile electrostatice intraatomice, este posibil\u0103 ob\u0163inerea de noi informa\u0163ii asupra structurii materiei, precum \u015fi asupra interac\u0163iunii fotonului cu substan\u0163a.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Coeren\u0163a aproape perfect\u0103 a fascicului laser, determin\u0103 folosirea sa \u00een studiul aprofundat al interferen\u0163ei \u015fi difrac\u0163iei undelor electromagnetice.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Folosind laseri \u00een domeniul infraro\u015fu se pot controla anumite reac\u0163ii chimice, datorit\u0103 ac\u0163iunii radia\u0163iei laser asupra mi\u015fc\u0103rilor vibratorii ale moleculelor .<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Deoarece cantitatea de informa\u0163ii pe care o poate transporta o und\u0103 electromagnetic\u0103 este propor\u0163ional\u0103 cu frecven\u0163a ei, modularea luminii laser permite transmiterea unui volum foarte mare de informa\u0163ii care dep\u0103\u015fe\u015fte cu mult performan\u0163ele celor mai bune mijloace clasice \u00een tehnica telecomunica\u0163iilor.<\/span><\/span><\/div>\n
\u00b7        <\/span><\/span>Aplicarea dispozitivelor laser \u00een tehnica calculatoarelor electronice a condus la m\u0103rirea considerabil\u0103 a vitezei de lucru a acestora.<\/span><\/span><\/div>\n
\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dup\u0103 cum se \u015ftie, atomii \u015fi moleculele corpurilor se afl\u0103 \u00eentr-o continu\u0103 mi\u015fcare dezordonat\u0103, energiile lor cinetice fiind distribuite \u00een jurul unor anumite valori medii ce depind numai de temperatur\u0103. \u00cen afar\u0103 de aceasta, atomii \u015fi moleculele se pot afla \u00een diferite st\u0103ri de energie (st\u0103ri electronice, st\u0103ri de vibra\u0163ie, st\u0103ri de rota\u0163ie, etc.), astfel […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[11],"tags":[],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20005"}],"collection":[{"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=20005"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/20005\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=20005"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=20005"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cvnextjob.com\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=20005"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}