عنوان :

مقاله لیزر

تعداد صفحات : ۷۵

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله با لیزر و کاربرد های آن در صنعت، مبحث نظامی، پزشکی، کشاورزی، تحقیقات، ارتباطات و … را توضیح می دهد.

لیزرها به حق منزلتی رفیع در پیشرفت علم و تکنولوژی بشر داشتهﺍند. بشر توانسته است با بهره گیری از قدرت تفکر خود نوری شگفتی آفرین بسازد تا از آن در تمامی زمینهﻫای علمی از جراحی ظریف چشم گرفته تا جوش دادن سختترین فلزات به یکدیگر بهره گیرد.

گسترش لیزرها کمک شایانی به پیشرفت بشر کردهﺍند، به طوری که با استفاده از آنﻫا میتوان اتمﻫا را از هم شکافت، قطعهﺍی از کروموزومﻫا را برداشت و یا سلولﻫا را مشاهده کرد.

لیزر در واقع نوعی نور است و با توجه به محیط فعالش در قسمتﻫای مختلف طیف موجﻫای الکترومغناطیسی قرار میگیرد.

پرتوی خورشید و ستارگان که بارها در قرآن کتاب آسمانی ما بدانﻫا اشاره شده است. به وسیلهﻯ پدیدهﻯ شگفت گداخت Fusion به کرهﻫا هستی می بخشد که از نوع تشعشع خود به خودی  است ولی جالب توجه آنکه هر روز صبح در ارتفاع حدود ۶۵ کیلومتری کره مریخ حاصل از گسیل برانگیخته در محیط CO2 آن به عنوان یک لیزر طبیعی پرقدرت نمایان میشود. به طوری که انرژی این لیزر طبیعت که در سال ۱۹۸۰ وجود آن کشف گردید، معادل انرژی هزاران بمب هستهﺍی میﺒاشد و بدین ترتیب قویترین لیزر موجود از آن طبیعت است. این خود تلاشﻫای زیادی را در جهت بهینه سازی این وسیلهﻯ پرانرژی فرا میﺨواند.

اینک لیزر به عنوان یک تکنیک و ابزار اجتناب ناپذیر وارد زندگی مردم میشود به طوری که در علم پزشکی امروزه تکنولوزی لیزر پیشرفته ترین وسایل پزشکی را به همراه دارد. لیزر در شناخت علاوه یعنی اتم و مولکول ظریفترین و دقیقترین وسیله میﺒاشد جایی که در علم اسپکترومتری کشف لیزر تحولی عمیق را به همراه داشت. در صنایع مختلف از قبیل جوشکاری، برش سوراخکاری، هواپیماسازی، کشتیﺳازی، اسکلهﺳازی، صنایع نفت و مخابرات علم لیزر بر تمام تکنیکﻫای کلاسیک چیرگی دارد و بالاخره در مسائل نظامی و تسلیحاتی نیز لیزر جایگاه ویژهﺍی دارد به طوری که بزرگترین پروژهﻫای هزار میلیارد جنگ ستارگان (طرح دفاع استراتژیک) میتوان اشاره کرد.

 واژه های کلیدی: نور، لیزر، گسیل القایی، مینیاتوری، دندان پزشکی، جراحی، پرتابﻫای لیزری، تارهای نوری

فهرست مطالب

مقدمه۴
فصل اول: لیزر
ماهیت نور۶
تاریخچهﻯ پیدایش لیزر۷
گسیل خود به خود۸
گسیل القایی۹
لیزر چگونه تولید میشود۱۰
ویژگیﻫای نور لیزر۱۲
سوئیچ Q13
انواع لیزر۱۴
فصل دوم: کاربردهای آن
کاربرد لیزر در صنعت۲۱
مینیاتوری۲۳
تمامنگاری (هولوگرافی)۲۳
ثبت با لیزر۲۶
ساختمانﺳازی و کشاورزی۲۶
سایر کاربردها۲۷
کاربرد لیزر در مبحث نظامی۳۰
کاربرد لیزر در پزشکی۳۳
چشم۳۳
پوست۳۴
دندان پزشکی۳۶
جراحی۳۷
درمان بیماریﻫا۳۹
لیزرهای باهوش۴۰
لیزرهای خانگی۴۰
اثرات لیزر بر بدن۴۱
خطرات اختصاصی لیزر ۴۱
کاربرد لیزر در تحقیقات۴۳
کاربرد لیزر در ارتباطات ۴۸
کاربردهای لیزر ND-YAG52
پرتوافشانی بر هنر دیرینهﻯ تاریخ۵۲
ایمنی لیزرها ۵۳
فصل سوم: بازدیدها
بیمارستان فارابی۵۸
دندان پزشکی۶۰
دانشگاه شهید بهشتی۶۱
فصل چهارم: نتیجه‌گیری
پیشنهادات۶۵
خلاصهﺍی از متن با توجه به۶۶
نتیجه‌گیری۶۸
واژه‌نامه۶۹
منابع   ۷۴

منابع

لیزر تکنولوژی جدید نور/ کارلن بیلینگر/ ناصر مقلبی

لیزر و کاربردهای آن/ اکبر حریری

فیزیک پایه/ فرانک ج.بلت/ ناصر مقلبی

لیزر نور شگفت انگیز/ ل.و.تاراسف. ن زبودن/ جواد مردی

مقدمهﺍی بر فیزیک لیزر/ بلا. آ. لنجیل/ پروین بیات مختاری و حبیب مجیدی ذوالبنین

لیزر در پزشکی/ پروفسور استفان جوفی و دکتر گریگوری ابستان

تاریخ طبیعی/ پلینی کبیر

مجموعه مقالهﻫای کنفرانس لیزر و کاربردهای آن در ایران (تهران-ایران) سازمان انرژی اتمی ایران/ چاپخانه وزارت نیرو

 The Nd-YAG Laser in ophthalmology (Roger F.steinert)

Laser therapy in Glaucoma (wilensdy)

Ophthalmic lasers liespcrance

مقدمه

«اقرا بسم ربک الذی خلق»         بخوان به نام پروردگارت که تو را آفرید.

خدایا اولین سخن تو با پیامبرت خواندن بود. توخیر بندﻩات را در دانشمند بودن او میﺩانی. پس خدایا شناخت علوم بر ما آسان ساز. یعنی شناختن و دانستن چیزی همان طور که هست واین از صفات خداوند است. از آغاز آفرینش انسان تاکنون میلیونﻫا سال میگذرد. در این سالها انسان شاهد تغییرات زیادی در محیط پیرامونش بودهﺍست. تمامی این تغییرات ناشی از قدرت عقل و قوﻩی اراده و تصمیمگیری اوست.اما امروزه شاهد پیشرفتﻫای شگرفی در علوم مختلف از جمله پزشک، شیمی، زیستشناسی، ارتباطات و… هستیم که بسیاری از این پیشترفتﻫا را مدیون اختراع پرتویی شگفتﺍنگیز به نام لیزر میﺩانیم.

لیزر یا به اصطلاح نور باشکوه نوع کامﻸ جدیدی از نور است که بسیاری از آرزوﻫای رویاگونهﻯ بشر را جامهﻯ عمل پوشاندهﺍست، به طوری درخشانتر از هر چه که در طبیعت یافت میشود. با لیزر میتوان عجایبی به بار آورد و هر مادهﻯ شناخته شده روی زمین را در کسری از ثانیه بخار کرد.

لیزرها آن چنان قدرتمند هستند که میتوانند فرﺁیند همﺠوشی هستهﺍی را ایجاد نمایند همان فرﺁیندی که در خورشید صورت میگیرد که برای به وجود آمدن آن گرمایی بالغ بر K10 نیاز است.

امروزه لیزرﻫا کاربردﻫای وسیعی در علوم مختلف از جمله: صنعت، پزشکی، کشاورزی، ساختمان سازی، هولوگرافی، شیمی، زیست شناسی و ارتباطات یافتهﺍند.

هدف ما از انجام چنین تحقیقی آشنایی بیشتر با لیزر و کاربردﻫای آن ﺍست تا بتوانیم علت اصلی پیشرفتﻫای بشر را در بسیاری از زمینهﻫای علمی و تحقیقی دریابیم و از آنﻫا در جهت پیشرفتﻫای جدیدی برای کشورمان وتمام جهانیان استفاده کنیم.

فصل اول:

  لیزر

ماهیت نور

اسحاق نیوتن در سال ۱۶۷۲ برای اولین بار نظریهﻯ ذرهﺍی بودن نور را بیان کرد و انیشتین نیز با انجام آزمایش فوتوالکتریک نظریهﻯ نیوتن را ﺗﺄیید کرد. نیوتن هم چنین با عبور دادن نور از منشور توانست نور را تجزیه کند.

نور خود یک موج الکترومغناطیسی است و میﺩانیم که موج دارای ۳ مشخصهﻯ اصلی: بسامد، دوره و طول موج است. طول موج یکی از مهمترین مشخصهﻫای موج است که با انرژی رابطهﻯ عکس دارد. بنابراین موجﻫای مختلف را میتوان به صورت طیف موجﻫای الکترومغناطیسی نمایش داد.

کریستین هویکینس، فیزیکﺩان هندی برای اولین بار توانست به کمک پخش، بازتاب و شکست نور، ماهیت موجی بودن نور را بیان کند و توماس یانگ با آزمایش پراش نور آن را ثابت کرد.

لیزر در واقع نوعی نور است و با توجه به محیط فعالش در قسمتﻫای مختلف طیف موجﻫای الکترومغناطیسی قرار میگیرد.

تاریخچهﻯ پیدایش لیزر

در سال ۱۹۱۷ میلادی انیشتین تحقیقی را بر روی نظریهﻯ نور و تشعشع آغاز کرد. در پیﺁمد این تحقیقات، انیشتین در مقالهﻯ علمی خود «در نظریهﻯ کوانتومی تشعشع» چگونگی تحریک شدن اتمﻫا و آزاد کردن نور از آنﻫا را شرح داد که در قسمتﻫای بعدی به تشریح کامل آن میﭘردازیم.

بعد از انیشتین، تاونز به در خواست نیروی دریایی آمریکا برای ساخت وسیلهﺍی که بتواند بسامد بالای میکروموج، جهت استفاده در ارتباطات تهیه کند، مشغول به تحقیق در مورد گسیل القایی شد. وی سرانجام در سال۱۹۳۵ با استفاده از ماده فعال آمونیاک توانست میزر را تولید کند. تاونز پس از اختراع میزر که اولین کاربرد عملی اصول انیشتین در مورد گسیل القایی بود به فکر ساخت دستگاهی بود که بتواند طول موجﻫای کوتاهتری نسبت به میکروموج داشته باشد.

سرانجام در سال ۱۹۵۹ دکتر تئودور مایمن فکر تاونز را به نتیجه رسانید و اولین لیزر راساخت. مایمن با قرار دادن میلهﺍی از یاقوت مصنوعی درون شیشهﺍی مار پیچی که دو انتهای میله صیقل داده شده بود، توانست لیزر را تولید کند.

پس از دو سال آقای علی جوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم-نئون (He-Ne) را ساخت. اما به طور کلی علت اصلی مشغول شدن فکر دانشمندان به تولید لیزر، ساخت وسیلهﺍی بود که بتواند نور همدوس تولید کند.

لازم به ذکر است، تفاوت اصلی «میزر» و «لیزر» که هردو کوتاه شده عباراتی به معانی «تحریک میکروموج با تابش گسیل القایی» و«تقویت نور با تابش گسیل القایی» هستند، در طول موجشان است و طول موج میزر بلندتر از طول موج لیزر است. با توجه به این که طول موج با انرژی رابطه عکس دارد، پس میتوانیم دریابیم که انرژی میزر از انرژی لیزر کمتر است.

در ضمن امروزه لیزرها گسترش بسیار زیادی یافتهﺍند و با پیشرفت روز افزون مکانیک کوانتومی و جنبهﻫای ذرهﺍی نور و تولید آینهﻫایی با توان بالا، دانشمندان لیزرهایی با توان خروجی بهتر (لیزرهای توان بالا) ساختهﺍند.

  گسیل خود به خود

هر اتم از سه قسمت الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شدهﺍست که علت اصلی ایجاد لیزر، جابهﺠایی الکترونﻫا بین لایهﻫای الکترونی است که همﺍکنون به تشریح کامل آن میﭘردازیم.

همانطور که میدانیم الکترون در اتم بر روی مداری که از نظر انرژی مشخص شدهﺍست، در گردشﺍند. حال فرض کنیم که الکترونی به طریقی، مﺜﻸ به وسیلهﻯ تحریک الکتریکی به ترازی با انرژی زیادتر انتقال داده شده باشد. بدیهی است که این الکترون تمایل دارد که به مدار پایینتر، یعنی مداری که انرژی آن کمتر است، فروﺍفتد. در این فروﺍفت، الکترون مقداری از انرژی خود را به صورت انرژی الکترومغناطیسی از دست میﺩهد.

میﺩانیم که اگر E2 و E1 به ترتیب انرژی مربوط به ترازهای با انرژی پایینتر اتم باشد، فرکانس نور گسیل شده از رابطه E2-E1=hu0 به دست میﺁید. این فرآیند را گسیل خود به خود (گسیل تابشی) میگویند. نوری که برای روشنایی منازل از آن استفاده میکنیم، یا نوری که از خورشید به ما میﺮسد و یا چراغﻫای نئونی که برای تزیین سردرهای فروشگاهﻫا به چشم میﺨورد، همگی حاصل تابش خود به خود است.

حال اگر بخواهیم الکترونی را در یک اتم از تراز پایینتر (انرژی کمتر) به تراز بالاتر (انرژی بیشتر) انتقال دهیم، باید مقداری معین انرژی صرف کنیم. یعنی از نظر مقدار، درست برابر با همان انرژی است که الکترون در صورتی که از مدار بالاتر به مدار پایینتر سقوط میکرد باید پس میﺩاد. این فرآیند را جذب میگویند. پس باید در ابتدا عمل جذب صورت گیرد تا منجر به گسیل خود به خود شود.

گسیل القایی

تابش فرآیندی است که طی آن گرما میتواند انتقال یابد. توان تابیده به ضریب گسیل Σ بستگی دارد که تابش را به خوبی جذب مﻰکند و جسمی که سطحش صاف و کامﻸ سیاه باشد ( یعنی جذب کنندهﻯ کامل باشد) گسیلندهﻯ کامل نیز هست که ضریب گسیل آن ۱=Σ است وقتی جسمی گرم شود، هم شدیدتر تابش میکند و هم رنگش عوض میشود، مانند دستهﻯ لامپ التهابی. البته شدت این تابش به طول موج دما بستگی دارد. پلانک سعی کرد فرمولی برای این موضوع بیان کند. از این رو این نظریه به نظریه پلانک است.

انیشتین با استفاده از نظریهﻯ تابش جسم سیاه توانست اثبات کند، علاوه بر تابش خود به خود تابش القایی نیز فوتون تولید میکند. شرح آن به صورت زیر است:

وقتی یک الکترون در تراز بالا قرار دارد، با برخورد به یک فوتون دیگر، مجبور به واکنش با آن فوتون و سقوط به تراز انرژی پایینتر میشود در اینجا فوتون القاکننده به حرکت خود ادامه میﺩهد و فوتون القاشونده در اثر رها شدن انرزی الکترون به دست میﺁید. فوتون اول (القاکننده) و فوتون دوم (القاشونده) هر دو همﻔاز و همراه هستند. به این پدیده گسیل القایی میگوییم. زیرا یک فوتون تولید، یک فوتون دیگر را بر میﺍنگیزد.

در لیزر نور از طریق گسیل القایی ایجاد میشود. در ضمن واژهﻯ لیزر به خاطر همین فرآیند انتخاب شده است، یعنی از به هم پیوستن حروف اول عبارتی انگلیسی¹ به معنای تقویت نور به وسیلهﻯ تابش گسیل القایی.

از تفاوت گسیل القایی و خود به خود میتوانیم تا حدودی به خصوصیات لیزر پی ببریم:

۱٫      در گسیل خود به خود فوتونﻫا همﻔاز نیستند، در حالی که در گسیل القایی همهﻯ فوتونﻫا در یک جهت منتشر میشوند.
۲٫      نور حاصل از گسیل خود به خود ناﻫمدوس و نور حاصل از گسیل القایی همدوس است.

هر لیزر قسمتﻫای اساسی و مشخصی دارد که به شرح زیر است:

۱- چشمهﻯ انرژی: اغلب به صورت الکتریسیته است اما به جای آن میتوان از نور معمولی، واکنش شیمیایی یا حتی لیزر دیگر بهره برد. یکی از متداولترین منابع انرژی به کار رفته در لیزرها لامپ درخش است. این لامپ شبیه لامپ درخش (فلاش) دوربین ولی خیلی قویتر از آن است. لامپ درخش باید اتمﻫا یا مولکولﻫا را به گونهﺍی سریعتر از آنکه بتوانند با گسیل عادی به حالت پایین برود، در یک حالت برﺍنگیخته بگذارد.

۲- محیط فعال: محیط فعال مجموعهﺍی از اتمﻫا، مولکولﻫا یا یونﻫاست که بتواند انرژی را جذب و آزاد کند. این محیط فعال میتواند مثل یاقوت یا بلورهای دیگر جامد یا مثل رنگینهﻫا مایع و یا مثل گاز CO2 باشد. باریکهﻯ لیزر فقط در محیط فعال تولید میشود. مادﻩﻯ فعال در واقع قلب دستگاه لیزر را تشکیل میﺩهد . در تعریف دیگر میتوان گفت محیطی که بتوان در آن وارونگی جمعیت ایجاد کرد، محیط فعال نام دارد.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .