přeskočit na navigaci

SVĚTLO, LASEROVÉ ZÁŘENÍ

SVĚTLO

Světlo je proud částic - fotonů, majících kvantové a vlnové vlastnosti. Světlo je druh elektromagnetické vlnění.

VLNOVÉ VLASTNOSTI SVĚTLA

Vlnová délka, doba periody, frekvence

otevřít obrázek v novém okně: Vlnová délka

DOBA PERIODY (T) - určuje dobu opakování dvou shodných hodnot elektromagnetické vlny. Udává se v sekundách, nebo jejich odvozených hodnotách. 1 sec = 103 ms (mili) = 106 µs (mikro) = 109 ns (nano)

FREKVENCE (f) - udává počet opakování shodných hodnot elektromagnetické vlny za sekundu. Udává se v  Hz (hertz), nebo jejich odvozených hodnotách. 1 Hz = 10-3 kHz (kilo)
= 10-6 MHz (mega) = 10-9 GHz (giga)

DÉLKA VLNY (l) - udává prostorovou vzdálenost shodných hodnot elektromagnetické vlny. Udává se v metrech, nebo jejich odvozených hodnotách. 1 m = 103 mm (mili) = 106 µm (mikro) = 109 nm (nano)

Vzhledem k tomu, že se elektomagnetické vlnění šíří rychlostí (c) platí mezi těmito parametry následující vztahy :
f = 1 / T
l = c . T
T = c / f

Elektromagnetické vlnění které nás obklopuje můžeme podle užití vlnové délky rozdělit

otevřít obrázek v novém okně: Rozdělení elektromagnetického vlnění

Zdroje světla (elektromagnetického záření) mohou být :

  • monochromatické, září na jedné vlnové délce (na př. laser)
  • polychromatické, září v širokém spektru vlnových délek (na př. žárovka)
otevřít obrázek v novém okně: Monochromatické a polychromatické záření

Lidské oko vnímá světlo různých vlnových délek s různou citlivostí. Největší citlivost má oko pro oblast žluté barvy.

otevřít obrázek v novém okně: Spektrální citlivost oka

Polarizace

Pokud je vlnění prostorově orientované na definované ploše je polarizované. Polarizace může být kruhová (eliptická) - vlnění probíhá na šroubovicové ploše, nebo lineární - vlnění probíhá na rovinné ploše.

Na obrázku je příklad linearní polarizace elektromagnetického vlnění.

Polarizace

Koherence

Pokud je monochromatické vlnění časově orientované tak, že je fáze všech vln shodná je toto vlnění koherentní. Polychromatické záření nemůže být koherentní. Na obrázku je příklad koherentního a nekoherentního záření.

otevřít obrázek v novém okně: Koherence

Světlo a prostředí (na rozhraní, v  prostředí)

Při přechodu záření z jednoho prostředí do druhého záleží na vlastnostech obou prostředí (indexu lomu). Záření může proniknout do druhého prostředí a v něm se pohybovat ve změněném směru, dochází k průchodu (lomu, refrakci). Záření se může odrazit zpět do prvního prostředí. Při průchodu záření prostředím dochází k průchodu, rozptylu, absorpci. Pro medicínské využití má největší význam právě absorpce.

otevřít obrázek v novém okně: Světlo a prostředí

Pomocí rozkladu na hranolu můžeme světlo rozložit na jednotlivé spektrální čáry barevného spektra.

otevřít obrázek v novém okně: Lom světla

L A S E R

Light Amplification by maens of Stimulated Emission of Radiation. Zesílení světla s využitím stimulované emise záření.

Vzájemné působení fotonů a atomů.

ABSORPCE - foton při střetu s atomem odevzdá svoji energii, atom přejde na vyšší energetickou úroveň, na níž může jistou, ale omezenou dobu setrvat (doba života vzbuzeného atomu)

EMISE - při návratu vzbuzeného atomu na svoji původní energetickou úroveň, dojde k předání rozdílové energie buď vyzářením (zářivý přechod) nebo ve formě tepla (nezářivý přechod).

SPONTÁNNÍ EMISE - v případě většího souboru částic jednotlivé atomy absorbují a emitují fotony nezávisle na sobě. Vzniklé záření má zcela náhodnou fázi, frekvenci, amplitudu, je nekoherentní a nemonochromatické. Příkladem zářivého přechodu je LED dioda, zářivka, žárovka . Příkladem nezářivého přechodu je ohřívání těles při absorpci slunečních paprsků.

STIMULOVANÁ EMISE - možnost stimulované emise poprvé popsal Einstein (1917). Předpokládal, že atom byl při nějakém předchozím aktu absorpce převeden na vzbuzenou úroveň, na níž v důsledku konečné doby života setrvává. A právě v tomto okamžiku na tento atom dopadne foton, jehož energie přesně odpovídá energetickému rozdílu mezi "původní" a "vzbuzenou" hladinou atomu. Dopadající foton stimuluje vzbuzený atom k  návratu na původní hladinu a k vyzáření fotonu, který má stejné vlastnosti (frekvenci a fázi) jako dopadající. Výsledkem jsou dva stejné fotony.

otevřít obrázek v novém okně: LASER  -  princip

Základní konstrukce laseru

otevřít obrázek v novém okně: LASER  -  konstrukce

Základem každého laseru je rezonátor s aktivním médiem, který určuje vlnovou délku záření. Pro dosažení metastabilního stavu atomů aktivního média se používá zdroj pumpovací energie. Tato energie může být ve formě optické, chemické, termické, elektrické. Výkon tohoto generátoru spolu s  konstrukcí zrcadel určuje optický výkon laseru. Zrcadla slouží k  mnohačetným odrazům fotonů generovaných stimulovanou emisí a tím k  lavinovité generaci dalších fotonů. Při překročení prahové výkonové hustoty polopropustného zrcadla dojde k jeho otevření a výstupu fotonů z  rezonátoru.

Paprsek světla generovaný laserem je monochromatický, polarizovaný a koherentní.

Navigace

Akce a aktuality

  • Změna adresy firmy ! (1.1.2016)
    Nová adresa celá zpráva ]
  • KNIHOVNA 2013 (21.2.2014)
    pro uživatele TAO 80 celá zpráva ]

Vyhledávání