Laseri i njihova primjena

PANEVROPSKI UNIVERZITET APEIRON BANJA LUKA

FAKULTET ZDRAVSTVENIH NAUKA

Studijski program

Medicinsko-laboratorijski inženjering

Nastavni predmet:

Laseri i njihova primjena 

 (

Seminarski rad

)

Predmetni nastavnik

:                                                                

Student:

                                                                              Dragica Sekulić

Februar, 2018.

2

SADRŽAJ 

1

.UVOD........................................................................................................................................ 3

2.NAČIN RADA LASERA........................................................................................................ 5

3.PODJELA LASERA................................................................................................................9

3.1.Pulsni laseri.......................................................................................................................9

3.2.Laseri sa čvrstom jezgrom...............................................................................................10

3.3.Plinski laseri.................................................................................................................... 10

3.4.Poluvodički laseri............................................................................................................12

3.5.Hemijski laseri.................................................................................................................12

3.6.Laseri sa bojilima............................................................................................................13

3.7.Laseri sa slobodnim elektronima.....................................................................................14

4.PRIMJENA LASERA........................................................................................................... 15

4.1.Primjena lasera u medicini..............................................................................................17

4.1.1.Primjena lasera u fizikalnoj medicini.......................................................................18

4.1.2.Primjena lasera u dermatologiji................................................................................19

4.1.3.Primjena lasera u ginekologiji..................................................................................21

4.1.4.Primjena lasera u ostalim granama hirurgije............................................................23

5.ZAKLJUČAK........................................................................................................................ 25

6.LITERATURA...................................................................................................................... 26

4

od svjetlosti koju emitiraju uobičajeni izvori, kao što su žarulje, laserska je svjetlost redovito 

gotovo   monokromatična,   to   jest   samo   jedne valne   duljine (boje)   i   usmjerena   je   u   uskom 

snopu. Snop je koherentan, što znači da su elektromagnetski valovi međusobno u istoj fazi i 

šire se u istom smjeru.

Induciranu stimuliranu emisiju predvidio je u svojim radovima već 1917. A. Einstein. Takvu 

emisiju u vidljivom području teorijski su obradili A. L. Schawlow, C. H. Townes i A. M. 

Prohorov 1958., a T. H. Maiman konstruirao je 1960. prvi laser kojemu je aktivna tvar bio 

kristal rubina stimuliran bijelom svjetlošću. Prvi plinski laser, sa smjesom helija i neona, bio 

je konstruiran 1961., prvi poluvodički 1962., a prvi tekućinski 1963.

5

2. NAČIN RADA LASERA 

Laserska zraka se proizvodi pojavom stimulirane emisije. Kao prvi uvjet emisije fotona 

je Bohrov   uvjet:   laserski   medij   mora   sadržavati   energijske   razine   čija energija (razlika 

energija) odgovara energiji emitiranih fotona. Drugi uvjet je da većina atoma (ili molekula) 

bude u pobuđenom stanju. 

Moramo   imati   na   umu   da   se   u   laserskom   mediju   mogu   događati   različiti   procesi 

međudjelovanja elektromagnetskog zračenja i materije: najviše dolaze do izražaja apsorpcija i 

spontana   emisija zračenja.   Ako   dovedemo   dio   atoma   (ili   molekula)   laserskog   medija   u 

pobuđeno   stanje,   oni   će   emitirati fotone spontanom   emisijom.   Ti   fotoni   se   dalje   mogu 

apsorbirati   na   nepobuđenim   atomima,   ili   izazvati   stimuliranu   emisiju   na   preostalim 

pobuđenim   atomima.   Laserska   zraka   se   može   proizvesti   jedino   ako   stimulirana   emisija 

dominira   nad   apsorpcijom   i   spontanom   emisijom   zračenja.   To   se   postiže   inverzijom 

napučenosti (inverzijom populacije) atoma u laserskom mediju: broj atoma u pobuđenom 

stanju mora biti veći od broja atoma u osnovnom stanju.

Inverzija napučenosti se može postići samo u posebnim slučajevima, pa se samo rijetke tvari 

mogu iskoristiti kao laserski mediji. Inverzija napučenosti se može postići ako u sustavu 

postoji metastabilno   stanje.   Metastabilno   stanje   je   pobuđeno   stanje   u   kojem   se   atom   (ili 

molekula) zadržava puno dulje nego u normalnim pobuđenim stanjima. 

U laserskom mediju mora postojati još barem jedno pobuđeno stanje, što s osnovnim stanjem 

čini sustav od tri energijske razine - trostupanjski laser. U laserskom sustavu s tri razine, 

atomi (molekule) se određenim načinom pobuđuju u pobuđeno stanje. Pobuđeno stanje, traje 

vrlo kratko i brzo se spušta (relaksira) u nešto niže metastabilno stanje. Atomi (molekule) se 

ne mogu brzo relaksirati u osnovno stanje, pa laserskim medijem počinju dominirati atomi u 

metastabilnom   stanju.   Inverzija   napučenosti   se   postiže   između   metastabilnog   i   osnovnog 

stanja, pa se lasersko djelovanje postiže prijelazom između ta dva stanja. Pobuđeno stanje 

koje se koristi za populiranje metastabilnog stanja ne mora biti jedno stanje, već se može 

koristiti niz energijskih stanja.

7

Za   rad   lasera   je   važna   inverzija   napučenosti.   Povišenjem temperature pobuđena   stanja   se 

počinju populirati, što može narušiti inverziju populacije. Zagrijavanjem nije moguće postići 

inverziju populacije. Zbog toga je lasere često potrebno hladiti.

Laserski medij je smješten između dva paralelna zrcala, tako da zrake svjetla koje prolaze 

između   dva   zrcala   tvore stojni   val.   Prostor   između   dva   zrcala   se   naziva   i laserska 

šupljina, rezonantna   šupljina ili rezonator,   po   analogiji   sa   šupljinama   koje   se   koriste 

u akustici prilikom rada sa zvučnim valovima. Fotoni koji nastaju spontanom emisijom u 

laserskom mediju emitiraju se u svim smjerovima, ali samo oni koji su emitirani u smjeru 

zrcala će se reflektirati između ta dva zrcala i biti zarobljeni u laserskoj šupljini. Ti fotoni, 

koji veliki broj puta prolaze kroz laserski medij, će izazivati stimuliranu emisiju, prilikom 

prolaska blizu atoma u metastabilnim stanjima u laserskom mediju. Stimuliranom emisijom 

nastaju skupine fotona koji su u istom kvantnom stanju. Takvi fotoni imaju istu valnu duljinu, 

smjer i usmjerenje i ponašaju se kao jedan foton. Jedno od dva zrcala se obično naprave tako 

da nisu 100% reflektirajuća već propuštaju određenu količinu svjetla (obično manje od 1%), 

pa koherentni fotoni mogu izaći iz laserske šupljine. Kako se svi ponašaju kao jedan, izaći će 

ili svi (u skupini) ili nijedan. Na taj način laserska zraka sadrži skupine koherentnih fotona, 

što joj daje veliki intenzitet.