Tip:
Highlight text to annotate it
X
Miképpen működik a lézer EngineerGuy Sorozat #4
Éveken át a lézerek fémjelezték a sci-fi-t.
ma pedig már technológiánk többsége tőlük függ.
Távolság mérő eszközök, optikai kommunikáció, és természetesen,
a vonalkód leolvasók.
A lézer fény egyedi tulajdonsá***
teszik mind ezt lehetővé.
Azonban az, hogy ezeket a szemműtéteknél is felhasználják
retina visszaerősítéséhez, igazán jelentőssé teszi őket.
Némely sérülés folytán a retina felszakadhat
az őt megtartó szövetről.
Gyors beavatkozás nélkül az egész retina képes leválni
vakságot okozva.
A sebészek közel egyetlen hullámhosszú zöld lézerfényt használnak,
mivel ez a szín áthatol a szemlencsén,
és az üvegtesten
anélkül, hogy jelentősen elnyelődne, és így sérülést okozna.
A lézernyaláb ezek után telibe kapja a retinát, ahol a szövet
erőteljesen elnyeli ezt a fényt, magas intenzitású
fényt használnak, hogy a levált retinát visszaforrasszák.
A keskeny fénynyaláb lehetővé teszi, hogy a sebész csupán
a retina azon területre hasson, amely az orvoslást igényli.
Ezen területek mintegy 30 mikronosak.
Az, ahogy a lézer létre hozza ezt a fényt ezen tulajdonságokkal,
az aztán mérnöki \"tour de fortély\".
Hadd mutassam be.
Bármely sötétben-világító játék illusztrálhatja
a lézer fény előállításának alapvetéseit.
Ez azért világít, mert a cink-réz összetételű bevonat belül
képes energiát elnyelni bármely fényforrásból,
és később fény formájában kisugározni.
A fény energiát szolgáltat a bevonat elektronjai számára
magasabb energiaszintre segítve őket.
Amint a lámpa le lett kapcsolva, ezen elektronok lassacskán elveszítik
többlet energiájukat, és visszatérnek alacsonyabb energiaszintjükre.
Az energia veszteség fény formájában távozik.
Egy nagyon hasonló jelenség nyugszik a lézer szívében.
Hadd meséljek a legelső lézerről,
ami rubinon alapult.
Ímhol egy darabka rubin
és néhány piros színű gyöngy.
Amikor kék fénnyel világítom meg az üveggyöngyöket, nem sok minden történik,
viszont világítsak csak a rubinra, máris vörösen izzik.
A sötétben-világító labdával ellentétben, a fény rögtön jelentkezik,
és amint megszüntetem a kék fényt, azonnal abba is marad.
1960-ban, Ted Maiman mutatta be az első lézert úgy,
hogy fogott egy rubin rudat és egy xenon ív lámpával
körülfonta, ami légi fotózásnál volt használatos.
A lámpából intenzíven kitörő fény indítja be a lézer effektust.
Hogy lássuk miként működik, pillantsunk rá
mi történik egy gyengébb lámpa esetében.
A villanás hatására néhány elektron
az alap állapotból gerjesztettbe kerül.
Veszítenek némi energiát
visszazuhanva egy alacsonyabb energiaszintre anélkül, hogy fényt bocsátanának ki,
majd ezután alap energiaszintre esnek vissza
fénykitörést produkálva.
A létrejött fény egy szín spektrumnak inkoherens fénye
és intenzitása lehet,
éppúgy, ahogy a rubin gömb ragyogott az én kis lézeremtől.
A lézerhez extrém erős lámpa kell.
A rubin lézer esetében az ismétlődő villanások,
az úgynevezett pumpálás,
valami egészen elképesztőt hoz létre.
Olyan sok energiát táplál a rendszerbe, ami tömeges (energiaszint) átfordulást eredményez.
Íme több elektron van az alap állapot feletti energiaszinten,
mint amennyi alatta van.
A tömeges átfordulásból az alap szintre visszatérő elektronok
fényt szabadítanak fel, amely lavinát indít el,
amit gerjesztet kisugárzásnak nevezünk.
A foton akkor képződik, amikor az elektron visszazuhan (az alap állapotba),
újabb gerjesztett elektronokat idéz elő, amik azon nyomban visszazuhannak,
és közel megegyező fotonokat hoznak létre.
Ez alkotja meg a koherens fényt,
ami azt jelent, hogy minden fény hullám
maximuma és minimuma megegyezik a nyalábban.
Na már most, ennél a pontnál koherens fényünk van,
de még nincs meg a lézer fény másik két tulajdonsága.
Ahhoz, hogy egy keskeny nyalábot kapjunk, melyben minden sugár párhuzamos,
és közel azonos a hullámhosszon vannak, a rubin rúdhoz
további dolgok szükségeltetnek.
Maiman ezüsttel vonta be mindkét végét, hogy a fény a rubin henger belsejében verődjék vissza.
Egymásra döbbenetesen párhuzamosra alakította ki a henger mindkét végét.
E két tükör tetejüktől a talpukig mért távolságuk nem több, mint
200 nanométerrel térnek el csupán egymástól.
Ennek a rezonáló közegnek a belsejében két dolog történik.
Először is, amelyik sugár nem párhuzamos a tengellyel,
egyszerűen csak kilép a henger oldalán.
A tengelyre párhuzamos fény elkezd felerősödni.
és a hullámhossza pedig szűkölni.
A foncsorozott végek állóhullámot hoznak létre,
ami azt jelenti, hogy csak egy meghatározott hullámhosszú fény
létezhet a közegen belül.
A rúd helyes megválasztásával
közel egyetlen hullámhosszból álló
fény jellemzővel rendelkező lézert kapunk.
Egy apró lyuk az egyik tükrön vagy féligáteresztő tükrön
lehetővé teszi, hogy a fény kiszökjön létrehozva az ismerős nyalábot.
Nos hát, azóta, amióta az első rubin lézer elkészült,
a lézerek kisebbek és olcsóbbak lettek,
ez a lézer például felvezetődiódával
használ a fény létrehozásához.
Habár rengeteg újítás és fejlesztés látott napvilágot
1960 óta, a lényeges alapelvek ugyanazok.
Bill Hammack vagyok, a mérnök pasas.
Ez a videó az \"Amazing Engineering Stories\"
könyv nyolcadik fejezetén alapszik.
A fejezet még több ismerettel szolgál erről a témáról.