Is é 2015 Bliain Idirnáisiúnta na dTeicneolaíochtaí Solas agus Solas-Bhunaithe (IYL2015), arb é an bhliain freisin a shínigh Bord Feidhmiúcháin UNESCO an cinneadh 16 Bealtaine gach bliain a shocrú mar "Lá Idirnáisiúnta an tSoilse". Is é an chúis atá le roghnú 16 Bealtaine...
In 2015, Bliain Idirnáisiúnta na dTeicneolaíochtaí Solas agus Solas-Bhunaithe (IYL2015), shínigh Bord Feidhmiúcháin UNESCO an cinneadh 16 Bealtaine a ainmniú gach bliain mar Lá Idirnáisiúnta an tSoilse.
Roghnaíodh 16 Bealtaine mar gheall ar 16 Bealtaine, 1960, chruthaigh an fisiceoir Meiriceánach Meyman an chéad léas léasair i stair an duine.
Meyman agus an ruby léasair.
Mar sin, cad é go díreach léasair? Agus cén fáth go bhfuil sé chomh tábhachtach?
Chun an dá cheist seo a fhreagairt, ní mór dúinn cúiseanna agus iarmhairtí obair Meyman a thuiscint.
Cén fáth a scaoileann rudaí solas?
Ar ais sa bhliain 1912, bhí cuma ar an adamh, bunús an domhain, fós ag fisiceoirí.
I mbliana, foilsíodh trí pháipéar leis an bhfisiceoir Danmhairgeach Bohr, inar chuir Bohr teoiric chandamach i bhfeidhm ar mhúnla Rutherford den adamh agus inar mhol sé múnla cáiliúil Bohr.
Bhí múnla Bohr in ann feiniméin a mhíniú nach bhféadfaí samhlacha eile a mhíniú ag an am sin, agus thuar sé roinnt torthaí a d'fhéadfaí a dhearbhú le turgnaimh níos déanaí, agus mar sin ghlac an pobal eolaíoch leis go ginearálta ina dhiaidh sin.
Samhail phláinéadach is ea samhail Bohr, rud a chiallaíonn go ngluaiseann leictreoin atá luchtaithe go diúltach timpeall núicléas atá luchtaithe go deimhneach cosúil le pláinéad.
Is í subtlety an tsamhail Bohr nach roghnaítear fithisí na leictreon seo go randamach, ach amháin do roinnt luachanna cinnte.
Múnla Bohr den adamh hidrigine.
Is é an fithiseán leictreon is faide istigh ar a dtugtar an stát na talún, tá an fithiseach sa chiseal seachtrach ar a dtugtar an chéad stát corraithe, is é an ciseal seachtrach an dara staid corraithe, agus mar sin de.
Is féidir linn a thabhairt faoi deara go bhfuil fuinneamh leictreon na bhfithiseán éagsúla seo difriúil, ionas gur féidir linn na fithiseáin seo a "flatten", agus faigheann muid roinnt leibhéil fuinnimh. Leibhéil fuinnimh radaíochta spontáineach.
Mar gheall ar chaomhnú fuinnimh, ba mhaith le leictreoin léim ó leibhéil fuinnimh íseal go leibhéil arda fuinnimh, caithfidh tú an fuinneamh comhfhreagrach a ionsú ón domhan lasmuigh, ar an bpróiseas seo tugaimid ionsú spreagtha air. Ar an gcaoi chéanna, beidh an leictreon ón ardleibhéal fuinnimh ag titim go dtí an leibhéal ísealfhuinnimh, cinnte go scaoilfidh sé an fuinneamh comhfhreagrach freisin, tá sé cruthaithe go scaoilfidh an próiseas seo fótón, is é sin, beidh an leictreon lonrúil, mar sin tá an próiseas seo ar a dtugtar radaíocht spontáineach.
Is é prionsabal luminescence foinsí solais coitianta inár saol ná radaíocht spontáineach.
Lampaí fluaraiseacha.
Ag déanamh solas "behave"
Tá roinnt fadhbanna ann maidir le solas a tháirgtear trí radaíocht spontáineach: tá go leor leibhéil fuinnimh in adaimh, agus féadfar na fótóin seo a tháirgeadh trí radaíocht spontáineach ag an gcéad leibhéal fuinnimh, nó trí radaíocht spontáineach ag an tríú leibhéal fuinnimh ......
Bíonn fuinneamh éagsúla na bhfótón seo mar thoradh air seo, agus is é fuinneamh fótóin amháin a chinneann minicíocht an tsolais, is é sin, minicíocht an tsolais a tháirgtear trí radaíocht spontáineach randamach.
Is pointe eile é nach bhfuil uainiú radaíochta spontáineach chun fótóin a tháirgeadh, chomh maith le treo tairiscint fótóin faoi ár rialú freisin, rud a fhágann go mbeidh radaíocht spontáineach chun solas a tháirgeadh, tá an chéim randamach freisin.
Tá an minicíocht agus an chéim a luaitear anseo airíonna uile an tsolais mar thonn leictreamaighnéadach. Is féidir minicíocht a thuiscint mar luas an chreathadh tonn solais, a chinneann freisin dath an tsolais a fheicimid; is féidir céim a thuiscint mar shuíomh an tarchurtha tonn solais.
Solas mar thonn leictreamaighnéadach.
I mbeagán focal, tá an solas a ghineann gnáthfhoinsí solais cosúil le go leor daoine ag plódú an subway, tá siad sean agus óg, fireann agus baineann, ag caitheamh dathanna éagsúla chun an subway a ghlacadh, agus níl siad ag siúl chomh tapa, tá cuid acu faighte cheana féin. ar an traein, cé go bhfuil roinnt fós ag seiceáil na ticéid.
Mar thoradh air seo bhí gnáthfhoinsí solais, cé go bhfuil go leor le húsáid i saol an soilsithe, ach i réimse an taighde eolaíoch, go háirithe an staidéar ar nádúr an tsolais, tá an chumhacht comhraic i ndáiríre ginearálta.
Ar deireadh, i 1917, tháinig bealach eile chun solais chun solais, is é sin, mhol Einstein teoiric na radaíochta spreagtha.
Radaíocht spreagtha.
Teoiric radaíochta ar bís le rá, glacadh leis anois gurb é an chéad stát corraithe ar leictreon, nuair a bhuaileann fótón, agus fuinneamh an fhótóin seo go díreach comhionann leis an gcéad staid corraithe agus an bhearna idir an bunstaid, ansin an uair seo, an chéad cheann. Beidh staid excited ar an leictreon a "tempted" a chur i gcrích ar an gcás radaíochta spontáineach, astaithe a Is é an "comhionann" fótón scaoileadh.
Mar gheall ar an "fótón tempted" seo a bheith ann, tugaimid radaíocht spleodrach ar an bpróiseas seo.
Má tá go leor leictreoin ard-fhuinnimh, leanfaidh an próiseas seo ar aghaidh, ar deireadh thiar ina ghrúpa mór de na fótóin "seduced", cuirfimid ar an bpróiseas seo próiseas aimpliú solais, is é an rud is tábhachtaí go bhfuil an chéim agus minicíocht na fótón díreach an céanna. Cosúil le arm néata agus slachtmhar, agus tá an radaíocht spontáineach thuas "squeeze the subway" go hiomlán difriúil.
Cé mhéad céim a thógann sé léasair a thógáil?
Is é an chéad chéim inbhéartú uimhir na gcáithníní.
Le teoiric na radaíochta corraithe, smaoiníonn daoine ar conas an teoiric seo a úsáid chun foinse solais a thógáil a d’fhéadfadh solas néata agus slachtmhar a astú.
B’fhéidir go ndéarfadh roinnt léitheoirí, “Cad chuige nach dtógfá ach an solas agus é a lasadh? Cad atá chomh deacair faoi?
Ba chóir do léitheoirí a bhfuil amhras den sórt sin orthu aird a thabhairt ar an bhfocal "go leor" a luadh níos luaithe, agus ná déan dearmad ar ár bhfeiniméan ionsú corraithe.
Mura bhfuil go leor leictreoin ag leibhéil arda fuinnimh, tá líon na radaíochta corraithe níos lú ná líon na n-ionsú excited, nuair a bhuaileann bhíoma solais, ní aimpliú solais astaithe, ach beidh an leictreon stát talún ionsú excited, mar thoradh air sin. i caillteanas solais.
Go deimhin, sa chás nádúrtha, tá líon na n-leictreon bunstáit i bhfad níos mó ná líon na leictreon corraithe, ag teocht an tseomra, mar shampla, córas dhá-fhuinnimh (is é sin, níl ach an bunstaid agus an chéad staid corraithe de. an córas fuinnimh) tá líon na leictreon bunstaid thart ar 10 as 170 uair líon na leictreon corraithe!
Mar sin, d'fhonn prionsabal na radaíochta corraithe a úsáid chun foinse solais a chruthú, is é an chéad fhadhb atá le réiteach ná líon na gcáithníní ag leibhéil fuinnimh níos airde a dhéanamh níos mó ná líon na gcáithníní ag leibhéil fuinnimh níos ísle, is é sin, líon na gcáithníní a bhaint amach. inbhéartú.
Conas aisiompú uimhir na gcáithníní a bhaint amach?
Is é an smaoineamh bunúsach ná na cáithníní a phumpáil ón stát talún go dtí an stát ardfhuinnimh, díreach cosúil le caidéal.
Is fusa é seo a rá ná a dhéanamh.
Cáithníní pumpála uisce.
Is é an dara céim ná réamhtheachtaí a thógáil.
I 1951, smaoinigh an fisiceoir Meiriceánach Towns ar conas inbhéartú uimhir na gcáithníní a bhaint amach sa mhóilín amóinia.
Is córas dhá-fhuinnimh é an móilín amóinia, agus tá sé dodhéanta inbhéartú líon na gcáithníní a bhaint amach faoi ghnáththosca, toisc go bhfuil an dóchúlacht go bhfuil ionsú corraithe agus radaíochta corraithe mar an gcéanna, agus freisin láithreacht radaíochta spontáineach, rud a fhágann go bhfuil ní mór líon na gcáithníní ag leibhéil fuinnimh níos airde a bheith níos lú ná líon na gcáithníní sa stát talún.
Bhí seiftiúil le cur chuige na mBailte, toisc gur bhain sé úsáid as réimse maighnéadach chun idirdhealú a dhéanamh idir an bunstaid agus na móilíní amóinia stáit spleodracha, ag canadh na móilíní amóinia stáit sceite le cur i gcuas athshondach micreathonn, inar baineadh amach aisiompú uimhir na gcáithníní.
Trí bliana ina dhiaidh sin, ag baint úsáide as an smaoineamh seo, thóg Towns an chéad "MASER". Cad é MASER?
Tugtar Aimpliú MICREATHONNACH trí Astaíocht Spreagtha Radaíochta ar MASER, a aistríonn go "aimpliú micreathonnta trí radaíocht spreagtha". Tugtar Aimpliú solais trí Astaíocht Radaíochta Spreagtha ar léasair LASER, rud a aistríonn go "aimpliú solais trí radaíocht spreagtha".
Luaigh muid thuas gur tonn leictreamaighnéadach é solas, agus is tonn leictreamaighnéadach eile é micreathonn.
Is féidir tonnta leictreamaighnéadacha a rangú de réir a minicíochta, le micreathonnta ó 300 MHz go 300 GHz, agus solas infheicthe ag dul ó 3.9 go 7.5 uair 10 go dtí an 14ú cumhacht Hz.
Ón ainm is féidir linn an difríocht idir MASER agus LAZER a fheiceáil, go príomha sa difríocht i mbannaí oibriúcháin, níl MASER ach céim amháin ar shiúl ó LASER.
Bailte agus an chéad MASER.
Is é an tríú céim ná na trí chomhpháirt mhóra den léasair a chomhlánú.
Réitigh tabhairt isteach MASER an fhadhb inbhéartaithe uimhir na gcáithníní. I gceann trí bliana, tá an teicneolaíocht seo ag dul chun cinn de réir a chéile, agus ag an bpointe seo ba mhaith le gach duine deifir a dhéanamh agus é a thógáil céim níos faide tríd an aimplitheoir micreathonn seo a iompú ina aimplitheoir optúil agus an fhoinse solais aisling sin a chruthú, an léasair.
Go dtí seo bhíomar in ann achoimre doiléir a dhéanamh ar chomhdhéanamh an léasair trí mhórchuid:
Is é an chéad cheann an gá atá le líon na gcáithníní inbhéartaithe den tsubstaint a bhaint amach, cosúil le móilíní amóinia, tugaimid an meán gnóthachain; is é an dara modh caidéalaithe cuí, tugaimid caidéalú air; is é an tríú ná na Bailte thuasluaite le cuas athshondach, maidir le ról na cuas athshondach beidh muid ag caint níos déanaí.
I 1958, chomhoibrigh Towns and Shorro ar pháipéar teoiriciúil a thuar féidearthacht léasair den chéad uair ó thaobh teoiriciúil de. Ag an bpointe seo, bhí gach rud réidh le haghaidh Bailte, ach amháin i gcás na gaoithe!
Ar 16 Bealtaine, 1960, ghlac Meyman cosán difriúil agus ba é an chéad léasair a thógáil i stair an duine.
Is scéal thar a bheith suimiúil é an scéal faoin gcaoi ar tháinig Meyman ann ar dtús a bhfuil mórán casadh agus casadh ann. Ach dírímid anseo ar a léasair Ruby.
Léaráid scéimreach den léasair ruby.
Léiríonn an léasair seo go han-soiléir na trí chomhpháirt mhóra den léasair, is féidir linn iad a thabhairt isteach ar a seal.
Meán gnóthachain:
Is é an meán gnóthachain a roghnaíonn Meyman ná ruby, arb é trí-ocsaíd alúmanaim dópáilte cróimiam é.
Scéimreach an chórais trí-fhuinnimh.
Is córas trí-fhuinnimh é an meán gnóthachain seo, agus tá an córas trí-fhuinnimh seo chun inbhéartú líon na gcáithníní a bhaint amach i bhfad níos simplí ná an córas dhá leibhéal roimhe seo. Tá roinnt gnéithe speisialta den chóras trí-leibhéal ruby, agus is féidir linn a thuiscint conas a bhaineann sé amach inbhéartú líon na gcáithníní trína phróiseas caidéalaithe.
Ar an gcéad dul síos, iompraítear na cáithníní stáit talún go díreach chuig an leibhéal fuinnimh E3 trí excitation oiriúnach, agus tá próiseas léim saor ó radaíocht idir leibhéil fuinnimh E3 agus E2, rud a chiallaíonn go mbeidh na cáithníní ar E3 ag rith go tapa go E2 trí imbhuailtí. , agus éiríonn an fuinneamh laghdaithe fuinneamh tairiscint teirmeach in ionad luminescence.
Ina theannta sin, tá an stát E2 fo-chobhsaí, is é sin, is féidir leis na cáithníní a thiteann ar leibhéal fuinnimh E3 fanacht ar an leibhéal fuinnimh E2 ar feadh i bhfad. Tá sé seo comhionann le húsáid leibhéal fuinnimh E3 mar aistriú chun na cáithníní a iompar ón stát talún go E2, agus lig an próiseas ar aghaidh, beidh líon na gcáithníní in E2 níos mó ná líon na gcáithníní sa stát talún, ag baint amach líon na gcáithníní. inbhéartú.
Go deimhin, tá éifeachtacht an léasair ruby an-íseal, ach 0.1 faoin gcéad , atá teoranta ag an meán gnóthachain, toisc go n-éilíonn an córas trí-fhuinnimh fuinneamh an-ard chun na cáithníní talún-stáit a phumpáil chuig an. stát ardfhuinnimh. Ina theannta sin, is é 694.3 nm tonnfhad an léasair seo, a chinntear freisin ag an meán gnóthachain.
Le forbairt léasair, mhéadaigh na cineálacha meán gnóthachain de réir a chéile, lena n-áirítear gás, soladach, leacht, snáithín, leathsheoltóir, etc., mar shampla an pointeoir léasair a úsáidtear go coitianta sa seomra ranga ná léasair leathsheoltóra.
I mbeagán focal, is cuma cén meán a ghnóthaíonn, ní mór modh a bheith aige a fhéadfaidh inbhéartú uimhir na gcáithníní a bhaint amach.
Pumpáil:
An lampa caidéil an chéad léasair ruby.
Is é an ghné is soiléire de léasair Meynman ná gurb é a fhoinse caidéil ná lampa xeanón bíseach, cinntíonn an cruth bíseach go gcuirtear an barra ruby idir na lampaí. Ina theannta sin úsáideann an lampa seo solas bíogach fós le haghaidh caidéalaithe, rud a chiallaíonn nach bhfuil an solas a astaíonn sé leanúnach, ach go bpléascann sé. Is é seo an dearadh is tábhachtaí de Meynman, ionas nach ndéanfaidh an solas caidéalaithe leanúnach ardfhuinnimh damáiste don chriostail.
Cuas athshondach:
Léaráid scéimreach den chuas athshondach.
Ag dhá cheann an bharra ruby, chuir Meyman dhá scáthán agus thochail sé poll beag ar an taobh dheis ionas go bhféadfadh an solas ón radaíocht spleodrach taisteal ar ais agus amach tríd an meán gnóthachain chun níos mó fótón a "mhealladh", agus tar éis dó a bhaint amach. déine áirithe, bheadh an solas léasair astaithe tríd an bpoll beag.
Cad é an úsáid a bhaint as léasair?
Reáchtáil Mayman preasagallamh tar éis aireagán an léasair, inar chuir tuairisceoir an cheist seo, thug Mayman 5 mholadh: 1:
1. úsáidtear é chun solas a aimpliú, mar shampla, nuair a bhíonn léasair ardchumhachta á ndéanamh acu, úsáideann siad aimplitheoirí optúla chun an solas níos laige a aimpliú;
2. is féidir léasair a úsáid chun staidéar a dhéanamh ar ábhar;
3. bíomaí léasair ardchumhachta a úsáid le haghaidh cumarsáide spáis;
4. a úsáidtear chun líon na bealaí cumarsáide a mhéadú (is é seo a tháinig chun cinn níos déanaí mar chumarsáid snáthoptaice);
5. an beam a dhíriú chun déine solais ultra-ard a tháirgeadh le haghaidh ábhair a ghearradh nó a tháthú i dtionscal, nó chun máinliacht a dhéanamh i míochaine, etc.
Ní mór dúinn tuiscint ghéar eolaíoch Mehman a urramú, agus comhlíonadh na moltaí seo go léir a rinne sé níos déanaí.
Cuimhnigh ar shaintréithe na bhfótón a tháirgeann radaíocht corraithe?
Tá an minicíocht agus an chéim chéanna acu, agus is é an léasair go bunúsach aimpliú an tsolais ón radaíocht sceite, agus mar sin is iad an dá shaintréith is tábhachtaí den léasair ná monacrómatacht maith agus ardfhuinneamh. Cinneann an dá shaintréith seo úsáidí léasair, agus is iad seo an dá threo d'fhorbairt léasair.
Ciallaíonn monacrómatacht mhaith go bhfuil an speictream léasair an-chúng agus is féidir leis na saintréithe solais a thaispeáint go héasca mar thonn, agus is féidir linn é a úsáid ansin chun faisnéis chéim a thaifeadadh.
Mar shampla, is é an teicneolaíocht grianghraf holografach a chruthaigh fisiceoir na Breataine Dennis Gerber i 1947 go bunúsach ná an chéim solais a úsáid chun raon iomlán na faisnéise faoin réad a thaifeadadh, chun éifeacht na grianghrafadóireachta tríthoiseach a tháirgeadh.
Is féidir le grianghraif holografacha ní hamháin faisnéis tosaigh a thaifeadadh ach faisnéis thaobh freisin.
Is tar éis an léasair a aireagán a tháinig an teicneolaíocht seo ar fáil agus bronnadh Duais Nobel san Fhisic uirthi i 1971.
Tuigtear go maith an fuinneamh ard, is féidir linn léasair a úsáid chun dlúthdhioscaí a dhó, chun comhleá núicléach a chumasú, ábhair a ghearradh, etc., ní hamháin gur féidir linn léasair ardfhuinnimh leanúnach a ghiniúint, ach is féidir linn léasair ardfhuinnimh a fháil freisin le cuisle an-ghearr. tréimhsí trí bhíthin an teicníc scannáin faoi ghlas agus aimpliú chirp.
Léaráid de ghiniúint cuisle le teicneolaíocht glasála scannáin.
Tá Léasair Femtosecond ar fáil go forleathan anois, agus níl fad na gcuisle aonair ach ar ord femtoseconds (lúide 15 soicind de 10).
Leis an léasair seo, is féidir linn buille beacht a sheachadadh ar shubstaint gan mórán damáiste a dhéanamh, mar shampla máinliacht deisiúcháin myopia, athrú dromchla substainte, feabhas a chur ar a chuid airíonna antiseptic, etc.
