REFERAT FIZICA: LASERI

label Referate autorenew 2025-09-29, 16:56 history_edu Anonim
LASERULO alta conditie de fuinctionare a laserului e conditia de castig laser. Emisia stimulata e urmata de propragarea fascicolului de fotoni, extractia acestuia si reflectarea lui pe oglinda semitransparenta, reintoarcerea in mediul activ unde produce noi emisii stimulate. Acest fascicol ingrosat cade pe aceasi oglinda semitransparenta unde o parte e extras, o parte se reflecta s.a.m.d.PINCIPIILE MECANICII CUANTICE(form. axiometrica)Postulatele fundamentale ale teoriei cuantice:afirmatii cu caracter general, care cuprind totalitatea ideilor de baza ale fizicii cu antice formulate sintetic.Daca sistemul postulatelor fundamentale e comlpet se poate considera ca aceasta reprezinta o "baza" intr-un spatiu axiomatic al teoriei cuantice.1.Postlatul descriei cuantice a starilor (primul postulat) - starile unui sistem cuantic sunt descrise prin vectori de stare ()ket, apartinand spatiului starilor E (sp Hilbert). 2.Postulatul reprezentarii observabilelor fizice(al 2 postulat) - observabilele fizice (marimile fizice masurabile) sunt reprezentate prin operatori hermitici (?), care actioneaza in spatiul starilor(E) asupra vectorilor de stare(?) ai sistemului cuantic.3.Postulatul cuantificarii(III) - operatorii cinjugati canonic si satisfac relatiile de comutare ale lui Heisenberg 4.Postulatul metodico-euristic de corespondenta(IV) - marimile fizice masurabile pot fi exprimate analitic functie de variabilele conjugate canonic. Operatorii cuantici prin care se reprezinta marimile fizice masurabile se obtin prin corespondenta, inlocuind variabilele conjugate canonic prin operatoricuantici corespunzatori.5.Postulatul prepararii starii(V) - in procesul de masura al unei observabile(), singurele rezultate posibile sunt diferitele valori proprii ale observabilei. Starea sistemului cuantic in urma masurarii va fi descrisa prin vectorul propriu ?un> corespunzatori valorii proprii masurate an.6.Postulatul naturii statistice al predictiilor in procesul de masura(VI) - in procesul de masura fieare valoare proprie an se obtine cu o anumita probabilitate P(an). . Astfel valoarea medie a rezultatului masurarii fectuate asupra observabilei() e data de expresia: <>-medie din A 7. Postulatul evolutiei temporale(VII) - hamiltonianul sistemului genereaza o familie de operatori liniari unitari, de evolutie cauzala ( (t,t0) - operatorii de t,t0, astfel ca se obtine: .8. Postulatul supraselectiei starilor sistemelor de particule identice (VIII) - starile sistemelor de particule identice sunt descrise prin vectori de stare care sunt complet simetrici sau antisimetrici in raport cu operatia de permutare a particulelor.OBSERVATII:-(part ident) electronii sunt particule identice de spin 1, se numesc fermioni si se supun statisticii Fermi-Dirac. In cazul acesta functioneaza princ de excluziune al lui Pauli conform caruia nu pot exista 2 fermioni in aceeasi stare. 2 in atom daca ar avea toate nr cuantice identice atunci trebuie sa difere prin spin(va avea spin -1/2 si altul 1/2).-part identice cu spin intreg sn. basoni si se supun statisticii Baso-Einstein. Bosonii pot exista oricat de multi in aceeasi stare cuantica.-diferenta intre supozitia liniara a starilor si amestecul statistic de stari ??> - o stare -toti vectorii de stare ket alc spatiul de stare e un sp Hilbert (un sp al functiilor de patrat integrabil). Se poate defini un sp dual alc din vectorii - denumirea descrie modul in care se construiesc vectorii in acel sp. Bra_KetOPERATORUL DE MOM CINETIC IN MEC CUANTICAMomentul cinetic ca operator se construieste pe baza definitiei vectorului de mm cinetic( ) si inlocuim var dinamice, canonic conjugate prin operatorii coresp conform postulatului IV. Calculele se vor face in coordonate sferice datorita faptului ca mom cinetic orbital e legat de miscarea in jurul nucleului care se presupune a fi circular.RADIOACTVT NATURALAFenomenul de radioactiv naturala consta in emisii de radiatii din interiorul nucleelor unor elemente chimice aflate in natura. Aceste elemente se numesc intabile. Tipurile de radiatii emise (rad ?, +,-,?).Fenomenul a fost pus in evidenta intamplator de catre Henri Becquerel prin impresionarea accidentala a unor placi fotografice care contineau impachetat un minereu cu uraniu(U).Acest fen a fost studiat si explicat de catre Marie si Pierre Curie. Ei au descoperit si alte elemente instabile (radioactive, Ra, Po).Propr:- radiatiile ? sunt alc din part ?421. Ipoteza protono-neutronica (Ivanenko-Heinseberg) nucleul atomic este format numai din p+ si n0.- aceste radiatii sunt incarcate + si se mai scrie ?2+, din acest motiv sunt deviate in campurile electr si mag.- produc ionizari ale subst prin care trec, pierzandu-si rapid energ, de aceea parcursul lor in subst e foarte mic.Ecranarea se face in acest caz cu o simpla foaie de hartie.Organismelebiologice sunt influentate de aceste radiatii (efecte biologice).- rad - (un fascicul de cu energ mare) sau + (pozitroni). + = e+ - e - antipart electronului.Particulele si antiparticulele nu pot coexista in acelasi mod si se anihileaza reciproc. In locul lor aparand o puternica generare de energie. Invers din energia rad electromag de tip ? poate aparea fen de generare de perechi in subst perechea fiind alc dintr-o part si o antipart. Antipart(pozitronii) au si ele aplicatii practice spre ex in diagnoza (PET). Aceasta metoda se foloseste in special in determinari asupra fluxului sanguin prin inregistrarea cu detectoare speciale a fascicolului de pozitroni, precum si a fassc de radiatii aparute prin interactia pozitronilor cu proba.Rad de tip - si + fiind incarcate electric sunt deviate in campurile electrice si magnetice si produc ionizari ale atomilor subst de un trec, dar mai putine. Parcursul lor este mai lung. Pentru ecranare se folosesc placute metalice.Rad ? sunt de tip electromag, fiind alc din fotoni, adiq fiecare foton poarta o cuanta de energ h?, frecventa e foarte mare si lungimea de unda foarte mica, din acest motiv parcursul lor este foarte mare in subst(infinit) metodele de atenuare sunt coresp. Campurile electr si mag nu act asupra radiatiilor. Nr de ionizari e foarte mic.Totusi ele sunt foarte periculoase datorita energiei foarte mari pe care o au. Aplicatiile sunt legate de aceasta propr. Se folosesc in medicina(elem Co) la tratamentul tumorilor maligne, precizia de act asupra tesutului bolnav e data de instalatia care contine sursa radioactv.Toate rad de tip radioactv utilizate in afara normelor de protectie a muncii pot produce boli de rad sau forme de cancer. In acelasi timp ele pot fi utilizate ca unelte in mmedicina pt tratarea unor astfel de boli.Utilizarile sunt multiple, imbracand aspecte diverse legate de propr lor: in stiinta, in industrie, biologie, st de mediu. Pot fi urmarite astfel o multitudine de procese din cele mai diverse domenii. LaseriiLaserii sunt dispozitive care se studiaza in cap de Electronica cuantica. Acest studiu cuprinde: efectul laser (emisie, absorbtie, emisia stimulata), tipuri de laseri, propr ale radiatilor laser, aplicatii.Efectul laser. Emisia, absorbtia, emisia stimulata. E2-E1=h?, E1, E2 - stari stationare de energie din atom.Revenirea e pe starea de energii inferioara se face de la sine fara interventia noastra, fenomenul numindu-se emisie spontana. Absorbtia inseamna inglobarea unei cuante de energie egala cu diferenta energetica dintre cele 2 nivele(E2,E1).Emisia stimulata inseamna provocarea unui fenomen de emisie de radiatie printr-o alta radiatie de aceeasi frecventa. Einstein a elaborat coeficientii de emisie, absorbtie si emisie stimulata. Emisia stimulata e utilizata pentru obtinerea efectului laser. LASER - light amplification of the simulated emission of radiation.Mediu activ - colectiv de atomi, molecule, ioni in care au loc tranzitiile cuantice. Mediul activ e asezat intr-o incinta numita cavitate laser. Aceasta incinta cuprinde 2 oglinzi semitransparente curbe sau plane. Cavitatea este deschisa. Printr-o metoda oarecare (pompaj) se aduc constituentii mediului activ intr-o stare de energie superioara pentru ca apoi sa fie capabil sa emita radiatia laser respectiva. Ex laserul cu 3 nivele. E3-E1=h?13ni - populatia nivelului, ?i - timp de viata al nivelului. La inceput majoritatea constituentilor se afla pe n1, al carui ? este nelimitat. Prin pompaj n1 scade, n2 creste, dar ?2 fiind foarte mic, majoritatea constituentilor n2 tind sa revina intr-o stare de energie inferioara. Astfel E2 se depopuleaza foarte repede. De aceea efectul laser apare prin existenta unui nivel energetic E3, numit metastabil cu ?3>?2, astfel poplatia n3>n1 (inversie de populatie).O alta conditie de functionare a laserului e conditia de castig laser. Emisia stimulata e urmata de propagarea fascicolului de fotoni, extractia acestuia si reflectarea lui pe oglinda semitransparenta, reintoarcerea in mediul activ unde produce noi emisii stimulate, acest fascicol ingrosat cad pe aceeasi oglinda semitransparenta unde o parte e extras, o parte se reflecta. Mai apar pierderi prin difractie pe oglinzi sau prin peretii goi ai cavitatii, prin fluctuatii. Toate aceste pierderi insumate trebuie sa fie mai mici decat castigul prin emisii stimulate in mediul activ. Astfel apare o conditie de prag a laserului si anume: castigul mai mare decat pierderea. g>? - conditia de prag. (g-castig, ? - pierderea). Toti laserii au un randament. Acesta se defineste in mod obisnuit si in cazul laserilor este foarte mic. Laserii nu se utilizeaza pt randamentul lor ci pt multitudinea de aplicatii aproape in toate domeniile. Folosirea lor e restransa si de eficienta economica. Tipuri de laser: exista foarte multe tipuri de clasificare (multe tipuri de clasa):-dupa starea de agregare a mediului activ:olaser cu mediu activ solid (cu rubin)olaser cu mediu activ cu neodin:?cu sticla dopata cu neodin care emite in IrDa?YAG - dopata cu granulatii de Ytrium Aluminium Granatolaser cu mediu activ gazos (Ne) - se afla intr-uin cub de descarcare intre e caruia se aplica o tensiune, astfel se realizeaza o parte din procesul de pompaj rpin care atomii unui gaz sunt excitati.olaser cu mediu activ lichid - laser cu coloranti. Tipuri de constituenti ai mediului activ: laseri atomici (Ne-He), moleculari (cu CO2), laseri ionici (laseri cu ioni de Argon).Laseri-Acordabili-NeacordabiliLaseri dupa domeniul spectral, in functie de tipul de laser se intinde in functie de gama undelor magnetice-Vizibil-UltravioletObs. Se incearca obtinerea de radiatie laser in toate domeniile. In dom microundelor disp corespunzator sn MASER (microwave), diferenta consta ca marimea de unda la MASER e comparabila cu lungimea de unda.Fizica soliduluiSe numesc solide, materialele cristaline, adica avand constituentii elementari dispusi in anumite forme geometrice, bine definite numite retele cristaline. Acestea pot fi: cubice, cubice cu volum centrat, cubice cu fete centrate, rombice, hexagonale. In acest caz in nodurile retelei sunt dispusi de exemplu ionii pozitivi ai atomilor de metal, air printre acesti ioni circula electronii acelorasi ioni. Se constata ca se poate modela structura solida cristalina printr-o imagine simpla in care ionii + se afla in nodurile retelei iar electronii - se misca in acest potential periodic cu perioada spatiala caracteristica retelei respective. U(x)=U(x+a) - forte de atractie electrostatice.S-au elaborat mai multe modele care sa ilustreze structura si mecanismul de funct a subst solide cristaline. Trebuie sa explice propr starii solide: conductivitate termica, electrica, propr magnetice, propr optice. Subst amorfe nu sunt considerate solide. Subst amorfe sunt lichide foarte vascoase a caror propr de curgere nu se observa la temperatura respectiva, dar apare evidenta de indata ce se incalzeste putin. Aceasta nu inseamna ca respectivele subst se topesc, pt ca ele sunt deja in stare lichida. Ex subst SnO2 e o subst transparenta folosita in tehnica in calitate de electrod transparent. Initial SnO2 se obtine chimic, din acest motiv nu are nici conductivitate termica nici electrica care sa fie folosita practic. Se supune aceasta subst unui tratament termic care in mom de fata se efectueaza cu laser. Acum se folosesc laseri excimeri care emit in domeniul ultraviolet cu ? (durata) scurta, ? (subst) absoarbe puternic aceste lungimi de unda. Stratul de SnO2 trebuie sa fie foarte subtire, sute de nanometri (102 nm), se numeste film de SnO2. aceasta energie absorbita contribuie la tratamentul termic al subst. Se constata ca dupa acest tratament, subst se indeseste, aparand microcristalite. Acestea sunt mai mari la suprafata de patrundere a fascicolului laser, suprafata libera si sin ce in ce mai mici catre supraf de pe substrat.In final subst devine cristalina si buna conducatoare de caldura si electricitate, astfel se poate folosi ca electrod transparent. Acest fenomen este insotit din pacate de fen de ablatie laser, adiq pierdere de material in timpul tratamentului termic.Laseri cu escimeli - efectul laser se obt prin eliberarea de energie de catre o formatiune chimica numita dimer excitat. Dimerul excitat - e o formatiune legata care elibereaza surplusul de energie, revenind in stare fundamentala unde se separa. Aceasta energie este eliberata sub forma de radiatie si constituie pt unii dimeri efect laser. Acesti laseri s-au perfectionat si au energ suficienta pt a putea fi folositi practic si o omogenitate suf de buna a fasc.