Lasery

Filtrowanie

Aktywne filtry

Grid
List

Lasery, efekty świetlne z laserem

Laser – urządzenie emitujące promieniowanie elektromagnetyczne z zakresu światła widzialnego, ultrafioletu lub podczerwieni, wykorzystujące zjawisko emisji wymuszonej. Nazwa jest akronimem od (ang.) Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności.

Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (laser femtosekundowy). Łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma. W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu (laser femtosekundowy).

Lasery: zielony (520 nm), niebiesko-fioletowy (405 nm) i czerwony (635 nm)

Zasada działania laserów

Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonów.

Właściwości światła laserowego:

Najważniejsze właściwości światła laserowego:

  • rozbieżność wiązki,
  • spójność,
  • moc promieniowania i gęstość energii,
  • propagacja promieniowania laserowego w środowisku.

Rozpraszanie promieniowania

Rozpraszanie promieniowania polega na zmianie kierunku biegu fali. Fotony biegnące w danym środowisku mogą zostać: pochłonięte, rozproszone lub może je nie spotkać żadne z tych zdarzeń. Promieniowanie laserowe w atmosferze podlega rozproszeniu i absorpcji.

Rozproszenie promieniowania w powietrzu zależy od:

  • długości fali,
  • gęstości i niejednorodności atmosfery,
  • temperatury,
  • zadymienia,
  • pory dnia,
  • pogody,
  • obecności owadów znajdujących się na torze biegu promieniowania laserowego.

Podczas propagacji promieniowania laserowego w wodzie występują zawsze trudne lub bardzo trudne warunki. Trudne warunki występują np. w wodzie destylowanej, gdzie występuje silne rozproszenie i tłumienie promieniowania w cząsteczkach wody. Bardzo trudne warunki występują, gdy w wodzie znajdują się rozpuszczone sole i zawiesiny, które zwiększają tłumienie i rozproszenie promieniowania. Oba te czynniki powodują skrócenie maksymalnego zasięgu rozprzestrzeniania się światła.

Rozszczepienie wiązki lasera

Rodzaje laserów

Podział laserów w zależności od mocy:

  • lasery o dużej mocy
  • lasery o średniej mocy
  • lasery o małej mocy
  • lasery o bardzo małej mocy.

Podział laserów w zależności od sposobu pracy

  • lasery pracy ciągłej, emitujące promieniowanie o stałym natężeniu
  • lasery impulsowe, emitujące impulsy światła
  • szczególnym rodzajem lasera impulsowego jest laser femtosekundowy.
  • Podział laserów w zależności od widma promieniowania, w których laser pracuje
  • lasery w podczerwieni
  • lasery w części widzialnej
  • lasery w nadfiolecie.

Podział laserów

Bezpieczeństwo pracy laserów

Ponieważ promieniowanie laserowe o tej samej mocy, lecz o różnych długościach fal może wywołać różne skutki podczas oddziaływania z tkanką biologiczną, lasery podzielono na klasy. Zasady bezpiecznej pracy z urządzeniami laserowymi podano w Polskiej Normie PN-EN 60825-1:2014-11 (Bezpieczeństwo urządzeń laserowych – Część 1: Klasyfikacja sprzętu, wymagania i przewodnik użytkownika). Nowy podział na siedem klas (1, 1M, 2, 2M, 3R, 3B, 4):

  • 1 – lasery, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy,
  • 1M – lasery emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od 302,5 do 4000 nm, które są bezpieczne w racjonalnych warunkach pracy, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne,
  • 2 – lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 do 700 nm. Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne,
  • 2M – lasery emitujące promieniowanie widzialne w przedziale długości fal od 400 do 700 nm. Ochrona oka jest zapewniona w sposób naturalny przez instynktowne reakcje obronne, ale mogą być niebezpieczne podczas patrzenia w wiązkę przez przyrządy optyczne,
  • 3R – lasery emitujące promieniowanie w zakresie długości fal od 302,5 nm do 106 nm, dla których bezpośrednie patrzenie w wiązkę jest potencjalnie niebezpieczne,
  • 3B – lasery, które są niebezpieczne podczas bezpośredniej ekspozycji promieniowania. Patrzenie na odbicia rozproszone jest zwykle bezpieczne,
  • 4 – lasery, które wytwarzają niebezpieczne odbicia rozproszone. Mogą one powodować uszkodzenie skóry oraz stwarzają zagrożenie pożarem. Podczas obsługi laserów klasy 4 należy zachować szczególną ostrożność.

Jednym z najważniejszych elementów oznakowania urządzeń laserowych są etykiety informujące o klasie lasera. Tekst na tych etykietach powinien być napisany czarnymi literami na żółtym tle.

Piktogram stosowany także przy laserach bezpiecznych