جستجو در تالارهای گفتگو

جوشکاری با لیزر (بخش 1) ماهيت نور واژه ليزر از حروف اول كلمات عبارت "Light Amplification By Stimulated Emission of Radiation" تشكيل شده است. بنابراين پي بردن به چگونگي عمل ليزر، ويژگي­هاي تابش ليزرها و كاربردهايش منوسط به آگاهي بيشتر از نظريه­هاي حاضر در مورد ماهيت نور است. به طور يقين يونانيها اولين كساني بودند كه كوشيدند طبيعت نور و چگونگي ديدن را توضيح دهند. بعد از آن ظهور علوم تجربي دو نظريه مترادف را به ارمغان آورد. يكي از آنها عبارت بود از نظريه ذره­اي نيوتن كه نور را متشكل از باريكه­اي از ذرات مي­دانست كه تابع قوانين حركت مي­باشند و ديگري نظرية موجي هوك و هويگنس كه طبيعت موجي را براي نور پيشنهاد كردند. هر نظريه­اي راجع به نور كه پذيرفته شود بايد قادر باشد كه پديده­هائي مانند: انعكاس، شكست، پراش و تداخل نور را توضيح دهد. پراش واژه­اي است كه به توانايي خمش به دور گوشه­ها[1] تا حد معيني اطلاق مي­گردد، به طوري كه حتي وقتي كه يك چشمه نقطه­اي نور به كا ربرده شود، سايه لبه­هاي يك جسم كاملاً تيز نيست. اگر نور به خط مستقيم سير مي­نمود، لازم بود كه سايه لبه­ها كاملاً تيز باشد، يعني حركت غير مستقيم نور در اين آزمايش نشان داده مي­شود. پديده تداخل مربوط به وقتي است كه نور از دو يا چند چشمه همدوس تركيب شوند و نواحي تاريك و روشن متناوبي را تشكيل دهند، اين نواحي را فريز[2] مي­گويند. هر دو نظريه قادر بودند بعضي از پديده­هاي ذكر شده را به حساب آورد، براي مثال پديده تداخل نور كه اولين بار توسط يانگ در سال 1801 ارائه شد فقط با درنظر گرفتن نظرية موجي نور قابل توضيح است. در آزمايش يانگ نور از يك چشمه نقطه­اي به پرده­اي كه داراي دو روزنه است مي­تابد و اين دو به مانند دو چشمه نقطه­اي جديد عمل مي­كنند. نور خارج شده از دو چشمه امواج كروي منتشر مي­كند و جبهه­هاي موج با هم تلاقي مي­كنند. نورهاي تلاقي كرده روي پرده دومي نوارها يا فريزهاي تداخلي را شكل مي­دهند. نوارهاي روشن وقتي تشكيل مي­شوند كه دو يا چند موج به طور همفاز با هم جمع شوند و تاريكي وقتي به وجود مي­آيد كه موج­ها در فاز مخالف باشند و همديگر را خنثي كنند. يانگ اين وضعيت تقويت و تضعيف و يا نوارهاي روشن و تاريك را تداخل نور ناميد. هر نقطه دلخواه روي پرده به فاصله D1 و D2 از دو روزنة P1 و P2 قرار دارد اگر اين نقطه روي پرده جا به جا شود طبيعي است كه فاصله­هاي D1 و D2 تغيير مي­كنند و اختلاف فاز امواجي كه به اين نقطه مي­رسند، تغيير مي­يابد. اگر اين اختلاف فاز صفر و يا 2p و يا 4p و ... باشد در اين نقطه نوار روشن خواهيم داشت. به راحتي مي­توان اختلاف راه بين محل مورد نظر را از دو روزنه برحسب l به دست آورد. بديهي است اگر اختلاف راه دو مسير مضرب صحيحي از طول باشد در آن محل نوارهاي روشن تشكيل پديده پراش را مي­توان با توجه به اصل هويگنس و ايجاد موجك­هاي ثانوي توضيح داد. هويگنس به منظور توضيح دادن چگونگي انتشار غير مستقيم الخط نور فرض كرد كه هر نقطه روي سطح موج بمانند يك چشمه جديد نور عمل مي­كند، كه امواج كروي منتشر مي­نمايد. پس از زمان كوتاهي، جبهه موج جديد سطحي است كه مماس بر همه موجك­هاي ثانوي است. نشان دادن اين موجك­ها آسانتر از توضيح آنها با كلمات است. جبهه موج مكان هندسي نقاطي است كه همفاز باشند از اين رو (براي مثال) جبهه موج يك چشمه نقطه­اي شكل سطح كروي است (با فرض اينكه محيط اطراف چشمه از نظر نوري همگن باشد). با چند آزمايش ساده به اين نتيجه مي­رسيم كه با ديافراگم كوچكتر پراش بيشتري داريم. مشاهده مي­كنيم كه نظرية موجي نور به سادگي پديده تداخل و پراش نور را توضيح مي­دهد، در حالي كه نظريه ذره­اي نور قادر به توضيح آن نيست. يانگ قادر بود كه پديده­هاي ديگري مانند تشكيل رنگ­ها در حباب صابون يا لايه­هاي نازك روغن روي زمين مرطوب را برحسب نظريه موجي با مرتبط ساختن رنگ­هاي متفاوت نور با طول موج­هاي مختلف توضيح دهد. او همچنين پيشنهاد كرد كه پلاريزاسيون نور فقط به دليل عرضي بودند امواج نور اتفاق مي­افتد و از اين رو نتيجه مي­شود كه ارتعاشات امواج نور بر امتداد انتشار آنها عمود است، برخلاف حالتي كه صوت در سيالات دارد، امواج صوتي طولي هستند و امتداد ارتعاش ذرات محيط در امتداد انتشار موج صوتي است.