../images/Emo62.gif פיזיקה - הפינה השבועית | נושא: לייזר
ברוכים הבאים לפינה השבועית בנושא פיזיקה! בכל שבוע הפינה תעסוק בתופעות פיזיקליות, מכשור מדעי, חדשות מדעיות, או סתם משהו אחר שקשור לפיזיקה ולמדע. אני, כמובן, פתוח להצעות – אם יש נושא שמעניין אתכם במיוחד. והשבוע... לייזרים. היום כל דבר עושים בלייזר: הסרת שיער, דיוק בנשק, ניתוחי עיניים, אפקטים חזותיים, מדידות, הסרת קעקועים, ומה לא? אז... מהו הלייזר? הלייזר הוא מכשיר אשר בעזרת תהליך הפליטה המאולצת (שיוסבר בהמשך), פולט קרן אור קוהרנטית ומונוכרומטית (או במילים ידידותיות יותר – אחידה ובעלת צבע אחד כמעט ב- 100%). אופן פעולת מכשיר הלייזר LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (הגברת אור באמצעות פליטת קרינה מומרצת). ראשית, נגדיר את המושג פוטון. פוטון הוא מנה קבועה של קרינה אלקטרומגנטית בתדר מסוים. במקרה של הלייזרים שפולטים אור נראה – הפוטון הוא פשוט חלקיק קטנטן של אור! במתקן הלייזר יש חומר, המכיל את האטומים שבהמשך יפלטו את הפוטונים – האור הנפלט מן הלייזר, בסופו של דבר. סוג הלייזר נקבע ע"פ סוג החומר שבתוכו – פחמן דו-חמצני, אבני אודם (ruby), הליום-ניאון (תרכובת) ועוד. השיקול בבחירה של חומר הבסיס למתקן הלייזר הוא שהפוטונים שיתקבלו ממנו יהיו באורך הגל הרצוי - כלומר בצבע, באנרגיה ובתדירות הרצויים. כיצד מקבלים פוטונים? לאלקטרונים הנעים סביב מרכז האטום רמות אנרגיה (ע"פ מודל בוהר). האנרגיות של האלקטרונים במסלולים סביב הגרעין הן שליליות כולן. ככל שהמסלול קרוב יותר לגרעין – האנרגיה של האלקטרון שלילית יותר, ולהפך. באופן רגיל, האלקטרונים שואפים לנוע קרוב ככל האפשר אל הגרעין, כלומר הם שואפים שהאנרגיה שלהם תהיה נמוכה ככל האפשר. מבחינה אנרגטית, זהו המצב האידיאלי. לצורך קבלת הפוטונים, עלינו להוסיף אנרגיה לאלקטרונים. מדוע? מיד. כדי שהאלקטרונים באטומים של חומר הבסיס יעברו לרמות אנרגיה גבוהות, נוסיף לו אנרגיה. הוספת האנרגיה מתבצעת בד"כ באמצעות הבזקי אור חזקים (פלאשים) או באמצעות שחרור מטענים חשמליים. אחרי תוספת האנרגיה, אלקטרונים מסוימים יעברו לרמות אנרגיה גבוהות יותר. ומכיוון שהאטומים, כמו כל דבר ביקום, שואפים לחזור למצב המנוחה המקורי שלהם, האלקטרונים "יקפצו" חזרה לרמת האנרגיה הנמוכה יותר. כמו שחלקכם ניחשתם, חזרה לרמה נמוכה של אנרגיה, מחייבת פליטת אנרגיה, וזה יקרה באמצעות פליטת פוטון – כלומר פליטת אור! כפי שתוכלו לראות בתמונה המצורפת (הוספתי תרגומים לא ישירים), משני צידי חומר הבסיס ממוקמות מראות, כך שהפוטונים נעים מצד לצד, ובכך גורמים לתגובת שרשרת וליצירת מספר רב של פוטונים זהים. אחת המראות היא חלקית, כך שהיא מחזירה רק חלק מהפוטונים המגיעים אליה, וחלק היא מעבירה הלאה. הפוטונים העוברים דרך המראה החלקית, הם קרן הלייזר הבוקעת מן המכשיר. לסיום, סקר: על אילו נושאים הייתם רוצים לקרוא בפינה השבועית? (ניתן לסמן יותר מתשובה אחת) א. תיאוריות פיזיקליות ב. כוחות ואנרגיה ג. אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה (חלל, גלקסיות, היקום, וכו') ד. אטומים וחלקיקים ה. אופן פעולתם של מכשירים מדעיים ו. אופן פעולתם של מכשירים לא מעולם המדע (אך כוללים בתוכם פיזיקה, כמובן
) ז. מכניקה וקינמטיקה (תנועה) ח. רדיואקטיביות ונשק גרעיני ט. אופטיקה (כל מה שקשור לאור, צבעים, עדשות, צילום, וכו') י. אחר – נא לפרט וכמובן - אם יש משהו לא מובן ממה שכתבתי, אתם באמת מוזמנים לשאול, להציע, להעיר ולצעוק. בכיף
Have a nice day
שניר
ברוכים הבאים לפינה השבועית בנושא פיזיקה! בכל שבוע הפינה תעסוק בתופעות פיזיקליות, מכשור מדעי, חדשות מדעיות, או סתם משהו אחר שקשור לפיזיקה ולמדע. אני, כמובן, פתוח להצעות – אם יש נושא שמעניין אתכם במיוחד. והשבוע... לייזרים. היום כל דבר עושים בלייזר: הסרת שיער, דיוק בנשק, ניתוחי עיניים, אפקטים חזותיים, מדידות, הסרת קעקועים, ומה לא? אז... מהו הלייזר? הלייזר הוא מכשיר אשר בעזרת תהליך הפליטה המאולצת (שיוסבר בהמשך), פולט קרן אור קוהרנטית ומונוכרומטית (או במילים ידידותיות יותר – אחידה ובעלת צבע אחד כמעט ב- 100%). אופן פעולת מכשיר הלייזר LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (הגברת אור באמצעות פליטת קרינה מומרצת). ראשית, נגדיר את המושג פוטון. פוטון הוא מנה קבועה של קרינה אלקטרומגנטית בתדר מסוים. במקרה של הלייזרים שפולטים אור נראה – הפוטון הוא פשוט חלקיק קטנטן של אור! במתקן הלייזר יש חומר, המכיל את האטומים שבהמשך יפלטו את הפוטונים – האור הנפלט מן הלייזר, בסופו של דבר. סוג הלייזר נקבע ע"פ סוג החומר שבתוכו – פחמן דו-חמצני, אבני אודם (ruby), הליום-ניאון (תרכובת) ועוד. השיקול בבחירה של חומר הבסיס למתקן הלייזר הוא שהפוטונים שיתקבלו ממנו יהיו באורך הגל הרצוי - כלומר בצבע, באנרגיה ובתדירות הרצויים. כיצד מקבלים פוטונים? לאלקטרונים הנעים סביב מרכז האטום רמות אנרגיה (ע"פ מודל בוהר). האנרגיות של האלקטרונים במסלולים סביב הגרעין הן שליליות כולן. ככל שהמסלול קרוב יותר לגרעין – האנרגיה של האלקטרון שלילית יותר, ולהפך. באופן רגיל, האלקטרונים שואפים לנוע קרוב ככל האפשר אל הגרעין, כלומר הם שואפים שהאנרגיה שלהם תהיה נמוכה ככל האפשר. מבחינה אנרגטית, זהו המצב האידיאלי. לצורך קבלת הפוטונים, עלינו להוסיף אנרגיה לאלקטרונים. מדוע? מיד. כדי שהאלקטרונים באטומים של חומר הבסיס יעברו לרמות אנרגיה גבוהות, נוסיף לו אנרגיה. הוספת האנרגיה מתבצעת בד"כ באמצעות הבזקי אור חזקים (פלאשים) או באמצעות שחרור מטענים חשמליים. אחרי תוספת האנרגיה, אלקטרונים מסוימים יעברו לרמות אנרגיה גבוהות יותר. ומכיוון שהאטומים, כמו כל דבר ביקום, שואפים לחזור למצב המנוחה המקורי שלהם, האלקטרונים "יקפצו" חזרה לרמת האנרגיה הנמוכה יותר. כמו שחלקכם ניחשתם, חזרה לרמה נמוכה של אנרגיה, מחייבת פליטת אנרגיה, וזה יקרה באמצעות פליטת פוטון – כלומר פליטת אור! כפי שתוכלו לראות בתמונה המצורפת (הוספתי תרגומים לא ישירים), משני צידי חומר הבסיס ממוקמות מראות, כך שהפוטונים נעים מצד לצד, ובכך גורמים לתגובת שרשרת וליצירת מספר רב של פוטונים זהים. אחת המראות היא חלקית, כך שהיא מחזירה רק חלק מהפוטונים המגיעים אליה, וחלק היא מעבירה הלאה. הפוטונים העוברים דרך המראה החלקית, הם קרן הלייזר הבוקעת מן המכשיר. לסיום, סקר: על אילו נושאים הייתם רוצים לקרוא בפינה השבועית? (ניתן לסמן יותר מתשובה אחת) א. תיאוריות פיזיקליות ב. כוחות ואנרגיה ג. אסטרופיזיקה וקוסמולוגיה (חלל, גלקסיות, היקום, וכו') ד. אטומים וחלקיקים ה. אופן פעולתם של מכשירים מדעיים ו. אופן פעולתם של מכשירים לא מעולם המדע (אך כוללים בתוכם פיזיקה, כמובן
