تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

لیزر

مخفف آن: تقویت نور با انتشار تحریک شده تابش یا L.A.S.E.R.

خواص ویژه: تک رنگ (یک رنگ)، منسجم (فوتون ها به صورت هماهنگ حرکت می کنند)، جهت دار (پرتو متمرکز)

دانشمندانی که به ایجاد لیزر کمک کردند: گوردون گولد، چارلز تاونز و دیگران

موارد استفاده: اسکنر سوپرمارکت، دستگاه های جراحی، دستگاه های پخش سی دی، ماشین های صنعتی

کتاب لیزر

کتاب لیزر مهندس شکوفه ساتری

چشم پزشکی

چشم پزشکی

دید بیولوژیکی

میکروسکوپ پیشرفته

کنتراست نوری In Vitro و In Vivo

علوم اعصاب و مغز

تحریک و درمان

گیربکس های نوری پرسرعت

چشم پزشکی مطالعه شرایط پزشکی مربوط به چشم است.

اسکن لیزری افتالموسکوپی (SLO) تغییری را در تکنیک عکاسی نشان داد که از اصل روشن کردن تنها یک نقطه کوچک از شبکیه با نور لیزر همسو شده که از مرکز مردمک هدایت می‌شود و انعکاس‌های کل اطراف آن در محدوده مردمک را به تصویر می‌کشید، استفاده می‌کرد. .

توموگرافی انسجام نوری (OCT) بعد جایگزینی را به تصویربرداری شبکیه با قدرت ایجاد تصاویر مقطعی از بافت شبکیه به وضوح محوری زیر میکرون و نفوذ میلی متری با استفاده از تکنیک تداخل انسجام کم همراه با نور پهن باند اضافه کرد. دامنه زمان در ابتدا و بعداً تکنیک‌های OCT دامنه فوریه وضوح محوری سطح مقطع بافت را بهبود بخشیدند.

اپتیک تطبیقی:

اپتیک تطبیقی ​​(AO) در ابتدا برای بخش نجوم توسعه داده شد تا از انحرافات تاری تصویر ناشی از انتشار جبهه موج در جو زمین خلاص شود. اختراع چشمی مستقیم به مطالعه بیماری های شبکیه چشم با دانش برگشت پذیری پرتوها و مشاهده پاراکسیال کمک کرد.

پیشرفت بیشتر، افتالموسکوپ غیرمستقیم بود که به پرتوها اجازه می داد با استفاده از یک سیستم معادل که نور را به سمت توجه همگرا می کرد، تصاویر واقعی بسازند. برخلاف تصویربرداری از اشیاء روزمره، تصویربرداری از شبکیه به اندازه مردمک ورودی محدود می‌شود و اشعه‌های خروجی که تصویر می‌شوند با اندازه همان مردمک خروجی محدود می‌شوند.

جزوه لیزر

لیزرها

لیزرهای گازی

لیزرهای شیمیایی

لیزرهای اگزایمر

لیزرهای حالت جامد

لیزرهای فیبر و دستگاه های فیبر/تقویت کننده

لیزرهای کریستال فوتونیک

لیزرهای نیمه هادی، مواد و کاربردها

فیزیک و کاربردهای دینامیک لیزر نیمه هادی

لیزرهای رنگی

لیزرهای الکترون آزاد

لیزرهای فیبر (Cw و پالس)

لیزرهای رامان (Vis And Ir)

لیزرهای هیبریدی Mid-IR

لیزرهای تولیوم

لیزر وسیله‌ای است که اتم‌ها یا مولکول‌ها را تحریک می‌کند تا نور را در طول موج‌های خاصی ساطع کنند و آن نور را تقویت می‌کند و معمولاً یک پرتو بسیار باریک از تابش تولید می‌کند. انتشار عموماً محدوده بسیار محدودی از طول موج های مرئی، مادون قرمز یا فرابنفش را پوشش می دهد.

برنامه های کاربردی:

1. لیزرها به طور گسترده در تولید استفاده می شوند، به عنوان مثال. برای برش، حفاری، جوشکاری، روکش، لحیم کاری (لحیم کاری)، سخت شدن، تراشیدن، عملیات سطحی، علامت گذاری، حکاکی، ریزماشین کاری، رسوب لیزری پالسی، لیتوگرافی و غیره.

2. از لیزر برای جراحی نیز استفاده می شود و از امکان برش بافت ها و در عین حال کمترین خونریزی و در اصلاح بینایی دندانپزشکی، پوست، انواع درمان های زیبایی مانند برداشتن خالکوبی و رفع موهای زائد استفاده می شود.

3. ارتباط فیبر نوری، که عمدتاً برای انتقال داده های نوری در فواصل طولانی استفاده می شود، معمولاً به نور لیزر در فیبرهای شیشه ای نوری متکی است. ارتباطات نوری فضای آزاد، به عنوان مثال. برای ارتباطات بین ماهواره ای، بر روی لیزرهای با قدرت بالاتر، تولید پرتوهای لیزری همسو که در فواصل بزرگ با واگرایی پرتوهای کوچک منتشر می شوند، پیش بینی می شود.

4. اسکنرهای لیزری جهت پرتوهای لیزر را اسکن می کنند که می تواند به عنوان مثال بخواند. بارکدها یا سایر گرافیک ها در فاصله ای مشخص. همچنین امکان اسکن اشیاء سه بعدی وجود دارد، به عنوان مثال. در چارچوب بررسی صحنه جرم

5. مواد جامد را می توان با طیف سنجی شکست ناشی از لیزر تجزیه و تحلیل کرد. میکروسکوپ های لیزری و تنظیمات برای توموگرافی انسجام نوری (OCT) تصاویری از نمونه های بیولوژیکی را با وضوح بسیار بالا، اغلب در سه بعدی، ارائه می دهند. همچنین امکان تصویربرداری عملکردی وجود دارد.

آناتومی پوست

آناتومی پوست

بزرگترین ارگان شما محافظت می کند، گرما را تنظیم می کند و احساس می کند

پوست بزرگترین ارگان بدن انسان است. توابع اصلی آن حفاظت، تنظیم حرارتی و احساس است. پوست از سه لایه اصلی تشکیل شده است: اپیدرم، درم و لایه زیر جلدی.

آناتومی

پوست بخشی از سیستم مستمر است که همچنین شامل ناخن ها، مو و غده های غده ای است. این یک عضو فوق العاده بزرگ است که 15٪ از وزن کل بدن بالغ را تشکیل می دهد.

ضخامت کل پوست بسته به جایی که بر روی بدن یافت می شود متفاوت است. ضخیم ترین پوست در پشت، کف دست ها و پایین پاها یافت می شود، جایی که می تواند تا 3 میلی متر (میلی متر) ضخامت داشته باشد. 2. نازک ترین پوست بر روی پلک یافت می شود، جایی که اپیدرم اندازه گیری می شود فقط 0.05 میلی متر با درم بسیار کم و چربی زیر جلدی

سه لایه اصلی پوست هر کدام شامل سلول های تخصصی، بافت ها و ضمیمه ها هستند و هر کدام عملکرد منحصر به فرد بدن را انجام می دهند.

اپیدرم

اپیدرم لایه ی خارج از پوست، لایه پوست است که قابل مشاهده است. اپیدرم نیز باریک ترین لایه های پوست است. این یک لایه پوست پوستی است، بنابراین رگ های خونی وجود ندارد.

این لایه سختی عمدتا از سلول های کراتین و اپیتلیال تشکیل شده است که در ورق های محکم بسته بندی شده اند. این در حالت تجدید ثابت است، به عنوان سلول های پوست جدید به طور مداوم ایجاد شده است، در حالی که سلول های مسن تر در یک فرآیند به نام Dualjamation خسته شده اند.

انواع سلول های مهم اپیدرم عبارتند از:

Keratinocytes: اکثریت قریب به اتفاق اپیدرم از کراتینوسیت ها تشکیل شده است. کراتینوسیت ها سلول هایی هستند که کراتین را تولید می کنند، پروتئین ساختاری که پوست، مو و ناخن را تشکیل می دهند. کراتین چیزی است که مانع از محافظ، مانع مقاوم در برابر آب از پوست است.

ملانوسیت ها: پس از keratinocytes، ملانوسیت ها دومین تعداد زیادی هستند. این سلول ها ملانین را تولید می کنند، پروتئین که رنگ پوست، مو و چشم را رنگ می کند. ملانین همچنین به عنوان یک مانع عمل می کند، محافظت از پوست از نور UV.

سلول های Langerhans: این فقط تعداد کمی از سلول های داخل اپیدرم را تشکیل می دهند، اما عملکرد مهمی دارند. سلول های لانگرهان سلول های تخصصی هستند که با سیستم ایمنی بدن برای محافظت از پوست از پاتوژن های خارجی کار می کنند.

سلول های مرکل: این سلول های گیرنده لمسی بیشترین تعداد زیادی در زمینه های لمسی بالا مانند نوک انگشتان، لب ها و اطراف شفت مو هستند. این سلول ها یک ماده شیمیایی را ترشح می کنند که اطلاعات را به طور مستقیم به مغز منتقل می کند، اجازه می دهد که پوست حتی سبک ترین لمس را حس کند.

اپیدرم خود را از چهار لایه تشکیل شده است، با برخی از مناطق دارای یک لایه اپیدرمال پنجم تخصصی.

Keratinocytes از طریق تغییرات رادیکال از طریق عمیق ترین لایه اپیدرمی سفر می کنند، جایی که آنها "متولد" به لایه بالایی هستند که در نهایت از بین رفتند. کل فرایند گردش خون سلول از تولد سلولی تا خرد شدن، به طور متوسط ​​حدود 28 روز طول می کشد.

کاربردهای لیزرهای آبشاری کوانتومی

کاربردهای لیزرهای آبشاری کوانتومی

شاید مهم ترین کاربرد لیزرهای آبشاری کوانتومی در حوزه طیف سنجی جذب لیزری گازهای کمیاب باشد، به عنوان مثال. برای تشخیص غلظت های بسیار کم آلاینده ها در هوا. علاوه بر محدوده طول موج مناسب، QCLها معمولاً دارای پهنای خط نسبتاً باریک و قابلیت تنظیم طول موج خوب هستند که آنها را برای چنین کاربردهایی بسیار مناسب می کند.

لیزرهای آبشاری کوانتومی تراهرتز نیز برای کاربردهای مختلف تصویربرداری جالب هستند. مقاله تابش تراهرتز را ببینید.

یکی دیگر از زمینه های کاربردی QCL های THz، ارتباطات فضای آزاد است. اگرچه پرتوهای تراهرتز واگرایی پرتوهای بسیار قوی‌تری نسبت به پرتوهای نوری نشان می‌دهند، هنوز هم می‌توان از پرتوهای جهت‌دار برای انتقال در فواصل کوتاه از طریق هوا استفاده کرد.

یک مثال برای یک کاربرد نظامی استفاده از اقدامات متقابل مادون قرمز است، به عنوان مثال، موشک های تحریک کننده گرما یاب که به هواپیماها با ارسال نور مادون قرمز میانی به حسگرهای آنها حمله می کنند.

تدریس فیزیک لیزر با شکوفه ساتری

انواع لیزر

فناوری لیزر یک زمینه نسبتاً متنوع است که از طیف گسترده ای از انواع بسیار متفاوت رسانه های بهره لیزری، عناصر نوری و تکنیک ها استفاده می کند. انواع رایج لیزرها عبارتند از:

لیزرهای نیمه هادی (بیشتر دیودهای لیزری)، پمپاژ الکتریکی (یا گاهی اوقات نوری)، که به طور موثر توان خروجی بسیار بالایی (اما معمولاً با کیفیت پرتو ضعیف) یا توان های کم با ویژگی های فضایی خوب (به عنوان مثال برای کاربرد در پخش کننده های CD و DVD) تولید می کنند. پالس ها (به عنوان مثال برای برنامه های مخابراتی) با نرخ تکرار پالس بسیار بالا. انواع ویژه شامل لیزرهای آبشاری کوانتومی (برای نور مادون قرمز میانی) و لیزرهای نیمه هادی ساطع کننده سطح (VCSELs، VECSELs و PCSELs) است. برخی از آن ها نیز برای تولید پالس با توان های بالا مناسب هستند.

لیزرهای حالت جامد مبتنی بر کریستال‌ها یا شیشه‌های دوپ‌شده یونی (لیزرهای عایق دوپ‌شده)، پمپ‌شده با لامپ‌های تخلیه یا دیودهای لیزر، تولید توان‌های خروجی بالا، یا توان‌های پایین‌تر با کیفیت پرتو بسیار بالا، خلوص طیفی و/یا پایداری (مثلاً برای اندازه‌گیری) اهداف)، یا پالس های فوق کوتاه با مدت زمان پیکوثانیه یا فمتوثانیه. رسانه های بهره رایج Nd:YAG، Nd:YVO4، Nd:YLF، Nd:glass، Yb:YAG، Yb:glass، Ti:Sapphire، Cr:YAG و Cr:LiSAF هستند. نوع خاصی از لیزرهای شیشه دوپ شده یونی عبارتند از:

لیزرهای فیبر، بر اساس فیبرهای شیشه ای نوری که با برخی از یون های فعال لیزر در هسته فیبر دوپ شده اند. لیزرهای فیبر می توانند به توان خروجی بسیار بالایی (تا کیلووات) با کیفیت پرتو بالا دست پیدا کنند، امکان عملکرد گسترده با قابلیت تنظیم طول موج، عملیات با عرض خط باریک و غیره را فراهم کنند.

لیزرهای گازی (مثلاً لیزرهای هلیوم-نئون، لیزرهای CO2، لیزرهای یون آرگون و لیزرهای اگزایمر)، بر اساس گازهایی که معمولاً با تخلیه الکتریکی برانگیخته می شوند. گازهای پرمصرف عبارتند از CO2، آرگون، کریپتون و مخلوط های گازی مانند هلیوم-نئون. اگزایمرهای رایج ArF، KrF، XeF و F2 هستند. تا آنجایی که مولکول های گاز در فرآیند لیزر نقش دارند، به این گونه لیزرها، لیزرهای مولکولی نیز می گویند.

لیزرهای پمپ شده شیمیایی و هسته ای، لیزرهای الکترون آزاد و لیزرهای اشعه ایکس چندان رایج نیستند.

به یاد آلبرت انیشتین: جملات الهام بخش برنده جایزه نوبل در صد و چهل و سومین سالگرد تولد

به یاد آلبرت انیشتین: جملات الهام بخش برنده جایزه نوبل در صد و چهل و سومین سالگرد تولد

انیشتین بیشتر به دلیل توسعه نظریه نسبیت و فرمول هم ارزی جرم-انرژی E = mc2 شناخته شد که به عنوان "معروف ترین معادله جهان" نامگذاری شده است.

آلبرت انیشتین، فیزیکدان نظری آلمانی الاصل که به طور گسترده به عنوان یکی از بزرگترین فیزیکدانان تمام دوران شناخته می شود، در 14 مارس 1879 به دنیا آمد و امروز صد و چهل و سومین سالگرد تولد خود را جشن می گیرد. این واقعیت که او در سال 1921 جایزه نوبل فیزیک را برای کمک هایش در فیزیک نظری و کشف اثر فوتوالکتریک دریافت کرد، درخشش او را نشان می دهد.

انیشتین بیشتر به دلیل توسعه نظریه نسبیت و فرمول هم ارزی جرم-انرژی E = mc2 شناخته شد که به عنوان "معروف ترین معادله جهان" نامگذاری شده است. سخنان او همیشه به ما انگیزه داده است که زندگی خود را به شیوه ای مثبت تر زندگی کنیم.

به یاد این فیزیکدان افسانه ای، به برخی از نقل قول های الهام بخش او نگاه می کنیم:

"زندگی مانند دوچرخه سواری است. برای حفظ تعادل، باید به حرکت ادامه دهید."

"هرگز چیزی را که بتوانید معنی آن را جستجو کنید حفظ نکنید."

"شما هرگز شکست نمی خورید تا زمانی که دست از تلاش بردارید."

ما نمی توانیم مشکلات خود را با همان تفکری که برای ایجاد آنها استفاده کرده ایم حل کنیم.

"راز خلاقیت این است که بدانید چگونه منابع خود را پنهان کنید."

"واقعیت صرفا یک توهم است، هرچند بسیار پایدار."

"آموزش چیزی است که پس از فراموش کردن آنچه در مدرسه آموخته است باقی می ماند."

سعی کن مرد موفقی نباشی، بلکه سعی کن مردی با ارزش بشی.

این نقل قول‌های الهام‌بخش معروف انیشتین حتی امروز هم به مردم انگیزه می‌دهد.

ممکن است برخی تعجب کنند که بدانند او به نظریه های مهاتما گاندی اعتقاد راسخ داشت. این دو در طول زندگی خود به تبادل نامه ادامه دادند و انیشتین حتی از مهاتما به عنوان "الگویی برای نسل های آینده" یاد کرد.

کتاب فیزیک لیزر

شرح

اگرچه اصول اولیه لیزرها در 20 سال گذشته بدون تغییر باقی مانده است، اما تغییری در انواع لیزرهایی که علاقه ایجاد می کنند، رخ داده است. این ویرایش دوم کتاب کلاسیک در این زمینه با ارائه مقدمه ای جامع بر اصول عملکرد و کاربردهای لیزر، آخرین پیشرفت ها و کاربردهای لیزر را نشان می دهد. با تأکید بیشتر بر کاربردهای لیزر و فیزیک نوری، بحث‌های مستقل این کتاب برای فیزیکدانان، شیمی‌دانان، دانشمندان نوری، مهندسان و دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد جذاب خواهد بود.

درباره نویسنده

PETER W. MILONNI در حال حاضر عضو آزمایشگاه و دانشیار آزمایشگاه در گروه سیستم های پیچیده بخش نظری، آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و استاد پژوهشی فیزیک در دانشگاه روچستر است. دکتر میلونی نویسنده یا همکار چندین کتاب است و مقالات تحقیقاتی و مروری در زمینه فیزیک محض و کاربردی منتشر کرده است. او سال‌ها در تعدادی از هیئت‌های تحریریه خدمت کرده است و در سال 2008 جایزه Max Born انجمن نوری آمریکا را دریافت کرد. علایق تحقیقاتی او در زمینه‌های اپتیک کوانتومی و الکترودینامیک، به ویژه در ارتباط با کوانتوم است. و خواص نوسانی تابش الکترومغناطیسی و برهمکنش آن با ماده.

JOSEPH H. EBERLY در حال حاضر استاد فیزیک اندرو کارنگی و استاد اپتیک در دانشگاه روچستر است. او که رئیس سابق انجمن نوری آمریکا بود، به ادبیات تحقیقاتی در مورد اپتیک کوانتومی نظری و فیزیک لیزر، با علاقه به انتشار چند پالس، فیزیک اتمی با میدان بالا، درهم‌تنیدگی کوانتومی، QED حفره و دینامیک آرامش کمک کرده است. دکتر ابرلی مدال اسمولوچوفسکی انجمن فیزیکی لهستان در سال 1987 و جایزه چارلز هارد تاونز از انجمن نوری آمریکا در سال 1994 دریافت کرد. او نویسنده دو کتاب و ویراستار چندین مجموعه مقالات کنفرانس است. او سردبیر اپتیک اکسپرس است و در تعدادی از هیئت های تحریریه و مشاوره خدمت کرده است.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری