گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

جزوه لیزر

لیزر

مقدمه

تاریخ

اصول بنیادی

انواع لیزر

کاربردهای لیزر

فوتونیک در زندگی روزمره ما

با مهندس شکوفه ساتری

زندگی با فوتونیک - فوتونیک در زندگی روزمره ما -

بیایید نگاهی به نقش‌های فوتونیک در زندگی مدرن ما بیاندازیم

در همه جا از محصولات آشنا گرفته تا علوم پیشرفته دیده می شود.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

حالت نور

نوری که با چشمان خود می بینیم در واقع فقط بخشی از خانواده "نور" است. بیایید نگاهی به ارقام نور با تمرکز بر "طول موج" و "روشنایی" بیندازیم.

شگفتی های نور

ماهیت اصلی نور

نور یک ماده شگفت انگیز است که ویژگی های منحصر به فرد زیادی دارد. بیایید یک قدم به شگفتی های نور از طریق ویژگی های اولیه شناخته شده نزدیک شویم.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

نور در فیزیک چیست؟

سرعت نور چقدر است؟

رنگین کمان چیست؟

چرا نور برای حیات روی زمین مهم است؟

رابطه رنگ با نور چیست؟

برهمکنش نور با ماده

هنگامی که در خلاء مانند فضای بیرونی جایی که هیچ ماده ای وجود ندارد، نور مستقیما حرکت می کند. با این حال، نور هنگام تماس با آب، هوا و سایر موارد به روش‌های مختلفی رفتار می‌کند - "جذب"، "انتقال از طریق"، "انعکاس" و "پراکنده" می‌شود. هنگامی که نور به ماده برخورد می کند، بخشی از آن نور جذب ماده (الف) شده و به انرژی گرمایی تبدیل می شود. اگر ماده ای که نور به آن برخورد می کند یک ماده شفاف باشد، جزء نوری که درون ماده جذب نشده است از طریق (ب) "انتقال" می یابد و به سمت بیرونی ماده خارج می شود. اگر سطح ماده صاف باشد (مثلاً یک آینه)، «انعکاس» اتفاق می‌افتد (ب)، اما اگر سطح نامنظم و دارای حفره‌ها و برآمدگی‌ها باشد، نور «پراکنده» می‌شود (ج).

نور «انتقالی»، «بازتابیده» یا «پراکنده» به چشمان ما امکان می‌دهد رنگ‌ها و شکل‌های اجسام را ببیند.

آیا نور یک موج است یا یک ذره؟

آیا نور یک موج است یا یک ذره؟

نور خاصیت موج و ذره دارد.

کلمه "طول موج" برای بیان موج یا خاصیت موج دار نور استفاده می شود. مسافتی است که نور در یک نوسان طی می کند و اغلب با استفاده از واحدی به نام نانومتر بیان می شود. یک نانومتر برابر با یک میلیاردم متر است. چشمان ما فقط می توانند نوری را ببینند که طول موجی بین 400 تا 700 نانومتر دارند. به این محدوده نور مرئی می گویند. نور سایر طول موج ها شامل اشعه ایکس، اشعه ماوراء بنفش و اشعه مادون قرمز است. اگرچه ما نمی‌توانیم مستقیماً آنها را ببینیم، اما اینها نیز اعضای خانواده نور هستند.

از طرفی نور خاصیت ذره را نیز دارد. شدت نور بسته به تعداد ذرات متفاوت است. نور روشن دارای ذرات زیادی است در حالی که نور تاریک ذرات کمتری دارد. این ذرات نور "فوتون" نامیده می شوند.

ما می‌توانیم ویژگی ذرات نور را با مقایسه نور با صدا با استفاده از دستگاهی به نام اسیلوسکوپ بررسی کنیم. صدا دارای ویژگی های موج شناخته شده است. هنگامی که شدت یا بزرگی صدا به تدریج ضعیف می شود، سیگنال صدا کوچکتر می شود و در نهایت ناپدید می شود. با این حال، هنگامی که نور به تدریج ضعیف می شود، مقدار کلی سیگنال آن کمتر می شود، اما تعداد کمی پالس باقی مانده (سیگنال های بسیار کوتاه) قابل تشخیص است و اندازه این سیگنال های فردی کاهش نمی یابد. این به ما می گوید که نور نمی تواند کوچکتر شود و نور دارای خاصیت "ذره" است.

فهرست مطالب اپتیک و لیزر

فهرست مطالب اپتیک و لیزر

آیا نور یک موج است یا یک ذره؟ نور با سرعت 300000 کیلومتر در ثانیه حرکت می کند برهمکنش نور با ماده نور "بازتاب" نور "پراکنده" نور "انکسار" نور "تداخل" نور "پراکنده"

بیوفوتونیک با شکوفه ساتری

پیوندهای دوگانه مزدوج

پیوندهای دوگانه روی جفت های متناوب مولکول های کربن در یک مولکول آلی خطی یا حلقوی. یک مثال به شرح زیر است -C=C-C=C-C=C- الکترونهای پیوندهای دوگانه مزدوج یک ساختار تشدید تشکیل می دهند که روی سیستم پیوند دوگانه آغشته شده است. این الکترون ها مسئول جذب نور هستند.

فلورسانس

نور ساطع شده توسط یک مولکول منفرد برانگیخته به عنوان بخشی از فرآیند تحریک زدایی. از آنجایی که مقدار کمی از انرژی در فوتون هیجان‌انگیز اولیه توسط ارتعاش مولکولی قبل از گسیل فلورسانس از دست می‌رود، طول موج فلورسانس بزرگ‌تر (یعنی انرژی کمتر) از طول موج فوتون هیجان‌انگیز است.

رادیکال آزاد

مولکولی با الکترون جفت نشده. اینها گونه های بسیار واکنش پذیر هستند و می توانند به طیف گسترده ای از مولکول های سلولی آسیب بزنند.

فرکانس

اندازه گیری تعداد دفعاتی که میدان الکتریکی یک فوتون در هر ثانیه (واحد ثانیه 1) می لرزد.

اکسیداسیون

حذف یک یا چند الکترون از یک مولکول. برای فلزی مانند آهن، اکسیداسیون به صورت یک تغییر ساده در ظرفیت ظاهر می شود (به عنوان مثال Fe2+ کاهش می یابد، Fe3+ اکسید می شود). برای یک مولکول آلی، حذف الکترون ها معمولاً با حذف اتم های هیدروژن و اغلب افزودن اکسیژن یا پیوندهای دوگانه همراه است.

فسفرسانس

نور ساطع شده توسط یک مولکول سه گانه برانگیخته به عنوان بخشی از فرآیند تحریک زدایی. از آنجایی که مقدار قابل توجهی از انرژی در فوتون مهیج اولیه در تبدیل از حالت منفرد برانگیخته به حالت سه گانه برانگیخته از بین می رود، طول موج فسفرسانس بزرگتر (یعنی انرژی کمتر) از طول موج فوتون هیجان انگیز و بزرگتر از طول موج است. هر فلورسانس از حالت منفرد برانگیخته در آن مولکول.

فوتون

واحد اصلی نور اگرچه نور دارای برخی از خواص سازگار با موج است، نور خورشید در بسته بندی های جداگانه است. هر فوتون ذره ای از تابش الکترومغناطیسی است که با سرعت نور (3×108 متر بر ثانیه) حرکت می کند. انرژی در هر فوتون به فرکانس ارتعاش میدان الکترومغناطیسی بستگی دارد.

حساس کننده های نور

مولکول هایی که پس از جذب فوتون، تبدیل کارآمدی به حالت سه گانه دارند. این مولکول‌های حالت سه‌گانه یا سایر مولکول‌ها را کاهش می‌دهند تا رادیکال‌های آزاد تولید کنند، یا O2 را که معمولاً یک سه‌گانه است، به حالت تکی برانگیخته تحریک می‌کنند. اکسیژن منفرد بسیار واکنش پذیر است و می تواند باعث آسیب سلولی قابل توجهی شود.

کاهش

برعکس اکسیداسیون. هنگامی که یک مولکول یک یا دو الکترون به دست آورد، کاهش می یابد.

حالت های مجردی

اوربیتالی که ممکن است یک الکترون پس از برانگیختگی توسط فوتون به سمت آن حرکت کند. اوربیتال‌های تک حالتی مستلزم این هستند که الکترون برانگیخته دارای اسپینی بر خلاف اسپین روی الکترون باقی‌مانده در حالت پایه باشد.

حالت سه گانه

یک اوربیتال الکترونی برانگیخته معمولی ممنوع که برای الکترونی با اسپین مشابه الکترون باقی مانده در حالت پایه رزرو شده است. به محض برانگیختگی به حالت منفرد برانگیخته، این احتمال وجود دارد که الکترون اسپین را معکوس کند. وقتی این اتفاق می‌افتد، الکترون به حالت سه‌گانه سقوط می‌کند، که در سطح انرژی پایین‌تری نسبت به حالت منفرد برانگیخته است. هنگامی که در حالت سه گانه قرار می گیرد، الکترون باید در آنجا بماند تا زمانی که اسپین آن دوباره معکوس شود. اکسیژن مولکولی غیرعادی است زیرا معمولاً در حالت سه گانه قرار دارد.

طول موج

فاصله بین موقعیت های معادل در موج الکترومغناطیسی که فوتون در حال حرکت در فضا تشکیل می دهد. برای فوتون های مرئی، طول موج در محدوده 400 تا 700 نانومتر است.