KURZUS: Műszaki fizika alapjai

MODUL: XII. modul: Lézerek és mézerek

33. lecke: Lézerek és alkalmazásaik

| A jegyzet feldolgozandó fejezetei:
Lézerek és alkalmazásaik (és alfejezetei)
Tanulási célok: A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:
Elmondani azt a két feltételt, mely a lézerek működéséhez szükséges. Meghatározni a metastabil állapot fogalmát és elmondani, a lézerek működésében milyen szerepet játszanak. Elmondani az optikai rezonátorok szerepét a lézerek működésében. Röviden ismertetni a rubinlézer, a He-Ne lézer és a félvezetőlézerek működését és főbb tulajdonságaikat. Felsorolni, milyen speciális tulajdonságai vannak a lézerfénynek, ami egy hagyományos fényforrásnak nincs. Megadni a lézerek néhány alkalmazását, mely a lézer fényének párhuzamosságát használja ki. Ismertetni a legegyszerűbb interferométer működését. Elmondani a hologramkészítés alapgondolatát, a kép kiolvasásának módját és a lézerek szerepét a holográfiában. Ismertetni az optikai adattárolók fizikai alapjait képező jelenségeket.
Támpontok a tanuláshoz
A lecke megértésnek kulcsa az első 1--2 oldal anyaga: itt van leírva a két feltétel, mely a lézerek működéséhez szükséges. (Populációinverzió és az indukált emissziók túlsúlyának mesterséges biztosítása.) Ugyanitt megtalálhatja azt is, hogy a legtöbb lézer esetében hogyan érik el ezen feltételek teljesülését. (Pumpálás metastabil szintek segítségével, optikai rezonátor.)
Ezek után a tárgyalt háromféle lézer (rubin-, He-Ne-, félvezető-) működése könnyen érthetővé válik. Az ezekről szóló részek feldolgozásánál fordítson figyelmet az egyes lézertípusok eltérő tulajdonságaira, melyek meghatározzák, milyen körülmények között melyiket érdemes használni.
A lézerek alkalmazásait a lézerfény speciális tulajdonságain keresztül lehet megérteni, ez viszont a két leckével korábban tanultakra, az indukált átmenetek speciális tulajdonságaira épül. Ezért egy rövid ismétlés erejéig érdemes lehet az erről szóló részeket fellapozni.

| Ellenőrző kérdések
1. A tanult lézertípusok közül melyik bocsát ki polarizált fényt?
| A rubinlézer.
| A He-Ne lézer.
| A félvezetőlézer.
| Egyik sem.
2. Mi az elsődleges szerepe az optikai rezonátornak a lézerek esetében?
| Koncentrálja a gerjesztő forrás (villanólámpa) energiáját.
| Növeli az elektronsűrűséget.
| Nem engedi az optikailag aktív anyagot elpárologni.
| Növeli a fotonsűrűséget, ezáltal növeli az indukált emissziók számát.
3. Lefényképezhető-e egy tárgy holografikus képe?
| Nem, mert a hologram mindig látszólagos képként jelentkezik.
| Igen a hologram valós képként jelenik meg a térben, ezért lefényképezhető.
| Nem, mert a fényképezőgépről visszaszóródó fénysugarak elrontanák a holografikus képet.
| Elvileg lehetséges, azonban gyakorlatilag nem lehet megvalósítani.
4. Miért nem lehet élő állatról vagy emberről hologramot készíteni?
| Azért, mert a lézer nyalábja túl keskeny.
| Azért, mert károsodna az állat vagy az ember a lézerfénytől.
| Azért, mert már a hullámhossz felével való elmozdulás is tönkreteszi a képet.
5. Milyen nagyságrendű elmozdulások mutathatók ki egy hagyományos lézerinterferométerrel?
| 10-7 m
| 10-10 m
| 10-15 m
| 0,01 mm
Ha a lecke feldolgozásában elakad, kérje a tutor segítségét!