Lasery: muzyka światła

Cele:

- zapoznanie uczniów z różnicami jakościowymi między światłem niekoherentnym emitowanym przez standardowe źródła światła a spójnym światłem laserowym emitowanym przez różne układy laserowe,

- przedstawienie możliwości i zastosowań różnych rodzajów laserów,

- uświadomienie zakresu długości fali światła widzialnego oraz powszechnie występującego w przypadku laserów światła podczerwonego oraz omówienie zagrożeń z nim związanych.

Uczniowie poznają mechanizmy powstawania światła z uwzględnieniem różnic między promieniowaniem termicznym a laserowym (spójnym). Posłuży temu analogia między zależnościami w fali generowanej przez standardowe źródło i laser a falami dźwiękowymi powstającymi przy uderzaniu w bęben i w strunę gitary.

Następnie zaznaczona zostanie funkcja rezonatora w laserze (na podstawie analogii do rezonatora w gitarze). Istotne będzie także zwrócenie uwagi na spójność fali laserowej oraz jej monochromatyczność. Czynniki te umożliwiają uzyskanie kierunkowości emitowanej wiązki oraz ogniskowanie przez soczewki.

Zademonstrujemy uczniom wiązkę lasera półprzewodnika oraz manipulację jej położeniem za pomocą zwierciadeł i siatki dyfrakcyjnej. Posłuży to wyjaśnieniu opisanych wyżej zjawisk. W tej części lekcji zostanie zaprezentowany także dalmierz laserowy.

Następnie przybliżymy uczniom ideę uzyskiwania impulsów o wysokiej mocy przez skrócenie czasu trwania impulsu nawet o niezbyt wysokiej energii. Na koniec zademonstrujemy działanie pompy optycznej lasera Nd:YAG pompowanego za pomocą lamp błyskowych, efekty plazmowe wytworzone przez lasery nanosekundowe oraz niszczące działanie laserów półprzewodnikowych. Pokaz będzie punktem wyjścia do dyskusji o bezpieczeństwie pracy z laserami.