Laser
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Laser er et akronym for det engelske uttrykket Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
En laser er en innretning som forsterker og sender ut elektromagnetisk stråling (i de aller fleste tilfeller er denne strålingen synlig lys). Denne utstråling har ett sett med spesielle egenskaper, som skiller seg fra andre kilder som sender ut lys:
- Lyset har én bestemt bølgelengde - laserstråler vil alltid ha en klar farge; lyset kan aldri være helt hvitt.
- Lyset beveger seg i én bestemt retning: I motsetning til en lyskjegle danner laseren en tynn snorrett stråle, som kommer godt til syne hvis strålen sendes gjennem røyk, tåke eller støv.
- Inne i laseren svinger alle bølger i takt, og energien i hver bølge adderes ved konstruktiv interferens. Intensiteten i den utsendte strålen er derfor svært kraftig.
Innhold |
[rediger] Bruksområde
Lasere brukes i:
- Telekommunikasjon, ved å sende lyspulser inn i optiske fibre for å oppnå høye båndbredder eller å kommunisere over lange avstander.
- Legevitenskapen, i kirurgien brukes laser i operasjoner (f.eks. behandling av øyeskader, eller skjære små snitt). Laser kan også brukes direkte i selve behandlingen (f.eks. behandling av kreft).
- Industrien, til å skjære former i metall (f.eks. stål eller aluminium).
- Måleinstrument i mange forskjelllige områder. Laser kan brukes til å måle avstander, hastigheter og akselreasjon.
- Forbrukerelektronikk. Alle CD/DVD spillere bruker laser for gjenskape lyden som er lagret på platene. Mange leker har også etterhvert en innebygd laser.
- Undervisning/snekring. Enkle lasere kan prukes til å peke på skjerm med mye informasjon, og som markering av linjer horisontalt eller vertikalt.
[rediger] Teori
1. Aktivt lasermedium
2. tilført energi
3. Speil (100%)
4. Speil (99%)
5. Laserstråle
Laseren benytter seg av energien som ligger lagret i et atom. Den utnytter de kvanter (eller fotoner) som blir utskilt fra atomet, når et elektron hopper fra en elektronbane til en annen elektronbane med lavere energinivå (såkalt stimulert emisjon).
Ett atom består av flere elektronbaner, jo lenger vekk fra kjernen denne banen er, jo mer energi ligger i et elektron i denne banen. Når et elektron hopper fra en bane til en bane nærmere kjernen, utskilles ett foton (med en gitt energi). Dette fotonet har en helt bestemt bølgelengde, som er bestemt av hvilke baner elektronet hopper mellom. Ved å tilføre energi til atomet, vil et elektron etter en stund oppta energien, og hoppe opp til en bane med et høyere energinivå (elektronet sies da å være eksitert). Etter en stund vil elektronet igjen falle tilbake til sin opprinnelige bane, og avgi et nytt foton (Niels Bohr beskriver dette i teori). I en laser vil energien som blir tilført disse atomene være i form av tilført strøm til laseren.
I en laser er det da mange atomer med mange eksiterte elektroner. Etter ganske kort tid vil ett eksitert elektron falle tilbake til "normalstilling" og avgi ett foton. Når dette foton passerer et annet eksitert elektron, kan elektronet bli stimulert til selv å falle tilbake til sin "normalstilling", og også avgi et foton. Dette foton vil da ha samme bølgelengde, fase og retning som det foton som var årsak til stimuleringen. Disse fotoner (som nå er blitt to) fortsetter gjennom laserens materiale, og vil stimulere flere eksiterte elektroner, og energien vil øke betraktlig. Denne strålingen kalles en koherent og monokromatisk stråling.
I den ene enden av materialet (laseren) vil 100% av fotonene bli reflektert, og vandre gjennom materialet på nytt, og stimulere enda flere elektroner. Den andre enden av materialet, vil noe av energien slippe ut, mens resten reflekteres tilbake. Etter en kort stund vil energien være så stor at vi kan kalle det lys. Det meste av lyset vil derfor bli sendt frem og tilbake mellom disse "speilene", og forsterke selg selv ved å stimulere nye elektroner. Noe av lyset vil slippe ut, og danne "laserstrålen".
[rediger] Historie
Gordon Gould, en student ved Columbia University, fant opp konseptet laser i 1957, men patenterte det aldri, da han trodde at man trengte en fungerende modell å vise patentkontoret. Charles Townes og Arthur Schawlow ved Bell Labs publiserte en artikkel i «Physical Review» i 1958 som beskrev konseptet, og søkte også om et patent. Gould søkte om patentet i 1959, noe som var litt for sent. Tidlig i 1960 fikk Townes og Schawlow patentet sitt, selv om Bell Labs eide rettighetene. I mai samme år ble den første laseren demonstrert ved Hughes Aircraft i California av en vitenskapsmann som het Ted Maiman. Dette var starten på en patentstrid som varte til 1977, hvor Gould fikk noen patenter og Bell Labs beholdt resten.
Den første halvlederlaser ble oppfunnet i 1962, en oppfinnelse som brukes innen telekommunikasjon i dag. De brukes til å kommunisere langs fiberoptiske kabler.
[rediger] Se også
[rediger] Kilder
Andy Kessler: How We Got Here (ISBN 0-9727832-2-9)
