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近代物理 - 雷射

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近代物理 - 雷射. 組員 : 4A0L0092 林建宇 4A0L0093 魏子皓 4A0L0126 莊承恩 指導教授 : 葉義生 教授. 目錄. 歷史 定義 簡介 組成 運作過程 應用 參考資料. 歷史. 1958 年,美國科學家 查爾斯 · 湯斯  和 阿瑟 · 肖洛 發現將 氖光燈泡 的光照在一種稀土晶體上,晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象,他們提出了 “ 雷射原理 ” 。他們為此發表了論文,先後都獲得諾貝爾物理學獎。 1960 年,美國科學家 梅曼 宣布獲得 波長為 0.6943 微米 的雷射。

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Presentation Transcript
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近代物理-雷射

組員:

4A0L0092林建宇4A0L0093魏子皓4A0L0126莊承恩

指導教授:

葉義生 教授

slide2
目錄
  • 歷史
  • 定義
  • 簡介
  • 組成
  • 運作過程
  • 應用
  • 參考資料
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歷史
  • 1958年,美國科學家查爾斯·湯斯 和阿瑟·肖洛發現將氖光燈泡的光照在一種稀土晶體上,晶體的分子會發出鮮艷的、始終會聚在一起的強光。根據這一現象,他們提出了“雷射原理”。他們為此發表了論文,先後都獲得諾貝爾物理學獎。
  • 1960年,美國科學家梅曼宣布獲得波長為0.6943微米的雷射。
  • 1960年,梅曼宣布世界上第一台雷射器由誕生。
  • 1960年,前蘇聯科學家尼古拉·巴索夫發明了半導體雷射器。。
  • 1980年代後期,半導體技術使得半導體雷射二極體更高效更耐用。
  • 1990年代,高功率的雷射激發原理得到實現,比如片狀雷射和纖維雷射。
  • 2000年代,雷射的非線性得到利用,來製造X射線脈衝。
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定義
  • 雷射(Laser)是由以下這些名詞組成的:

Light-光

Amplification by-放大

Stimulated-受激

Emission of-放出

Radiation-輻射

由此可知,他的意義為藉著受激放射的

方式,使光產生放大,因此又稱為激光。

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簡介
  • 雷射組成三個要素為:

1.活性介質—具有居量反轉特性的介質。

2.共振腔—使放射出來的光能在活性介質內來回振盪。

3.激發來源—提供能量使低能階原子被激發到高能階。

  • 雷射光相較於普通光源有以下特性:

1.高亮度—雷射是單一波長且平行的光,所以能夠將 其聚焦至很小的一點,造成很亮的效果。

2.高單色性—雷射光的頻率組成範圍非常狹窄所以是 單色光,波長一致。

3.低發散性—雷射經過長距離的傳播後,仍然可維持細小的光束而不擴散。

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組成
  • 雷射組成的要件通常包括活性介質、共振腔及激發源。
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運作的過程
  • (a)未受激發的原子
  • (b)受外界激發,並開始自發發射
  • (c)自發發射頻率經過光腔篩選
  • (d)受激發射開始
  • (e)繼續放大達臨界值而輸出雷射光
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居量反轉
  • 「居量反轉」是產生雷射光的重要條件,就是上能階的電子密度必須高於下能階的電子密度。熱平衡下,上能階的電子密度一般都低於下能階的電子密度,。但居量反轉發生時,熱平衡下的分布趨勢相反,因為這緣故,當雷射發生時,才能夠放大放射光。
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活性介質
  • 依照所使用的活性介質可分為:
  • 一般材料都會吸收入射光,使光強度減弱,稱為被動材料,但有些材料被適當的能源所激發,就具有將入射光放大的能力,稱為活性介質。活性介質必須具有居量反轉的特性,才能形成激發放射的雷射光。
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共振腔
  • 共振腔的主要功能是將光限制在腔內以產生共振,使光反覆經過活性介質不斷被放大,達到臨界值時就會產生雷射光。共振的目的是使其產生單色的雷射光。
  • 共振腔的結構主要是兩鏡面組成,此兩鏡面可以是平面,也可以是凸面或凹面的組合,設計的觀點為穩定性與雷射光是否充分涵蓋活性介質。所謂穩定性,就是光波往返於鏡面之間,不離開此共振腔。用幾何光學來說明,就是雷射光傳播方向必須接近光軸而且角度很小。
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激發源
  • 激發源的形式主要有兩種,就是光激發源和電激發源。
  • 激發來源不一定是光,目前常用的有電激發、弧光燈、閃光燈、電流、化學反應或用其它雷射。目的只是要讓電子躍遷至要求的能階,所以並不一定要用光,後面半導體雷射中所用的激發源就是電流了。
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光碟應用
  • 光碟機底層有雷射二極體,射出雷射光,接著光會射向聚光稜鏡(A),再射向分光鏡。分光鏡會將光束射向物透鏡,它可將光束聚焦在光碟上,反射回分光鏡在透過聚光稜鏡(B)射向光學感測器, 進而讀取資料。
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條碼器應用
  • 雷射光打出去反射回來靠光的反射比來判讀0和1,用0和1的組合來判讀條碼,一般條碼列印都是以白底黑條,反射比較明顯,二維條碼掃瞄器接收光是用影像的方式讀取,以整個面來做判讀,所以他可以放的資料也比較多,而且條碼有所損壞時,可以交叉比對出資料,而一維的不行。
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參考資料
  • 雷射原理與測量概論 - 楊國輝、黃宏彥編著 - 五南出版社
  • 雷射光學基礎 - 賴耿陽編著 - 復漢出版社
  • http://www.signgrafs.com.tw/gb/news-p.php?id=296
  • http://elearning.stut.edu.tw/control/I_Electronics/CHAP1/new_page_1341.htm
  • http://web1.nsc.gov.tw/ct.aspx?xItem=7780&ctNode=439
  • http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93%E6%BF%80%E5%85%89
  • http://tw.myblog.yahoo.com/jw!YIAvPXiaHx.y7YOIMO9SFyv4/article?mid=212
  • http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%BF%80%E5%85%89
  • http://www.shs.edu.tw/works/essay/2006/10/2006103116202060.pdfhttp://www.ieo.nctu.edu.tw/~ieofuture/102/LZori.html