اولین همایش ملی مهندسی اپتیک و لیزر

 

 

http://www.ncole2009.com

رفتار موجی و ذره ای نور

موج و ذره

اساسا در جهان دو نوع رفتار قابل مشاهده است:رفتار موجی و رفتار ذره ای.هنگامی رفتاری مانند ذره مشاهده میشود كه جرم و انرژی هر دو با هم منتقل شوند. به عبارت دیگر هنگام جابجایی،هر دو در یك جسم یا ذره مستقر باشند. یك توپ در حال حركت چنین رفتاری دارد. در حالی كه در رفتار شبیه موج، با حركت جسم یا ذره جرم جابه جا نمیشود بلكه انرژی به تنهایی آن هم در همه ی جهات انتقال می یابد. برای مثال برآمدگی های سطح آب دریا موج هستند و بدون آنكه آب جابه جا شود،انرژی به ساحل انتقال میابد. مطالعه ی خواص نور نشان داد كه هر دو نوع رفتار را میتوان یك جا انتظار داشت.

امروزه میدانیم كه نور رفتاری دوگانه دارد، در عین حال كه موج است و پدیده هایی چون تداخل و پراش را از خود نشان میدهد، خود از فوتون تشكیل شده است. چشمهای الكترونیكی از جمله دستگاههایی هستند كه بر اساس خاصیت ذره ای نور ساخته شده اند. در این دستگاهها كه بیشتر مانند بك كلید برق عمل میكنند، با برخورد فوتونهای نور با الكترونهای موجود روی سطح فلز موجود در آنها ، جریان الكتریكی در مدار برقرار میشود.

گسترش مفهوم دوگانگی موج-ذره به ماده ، توسط لویی دوبروی فیزیك دان فرانسوی انجام شد. وی به الكترون كه ذره ای بودن آن قبلا اثبات شده بود ، طول موجی نسبت داد. شواهد گوناگونی وجود دارد كه درستی دیدگاه دوبروی را ثابت میكند. میكروسكوپ الكترونی بر مبنای این رفتار الكترون طراحی شده است. با كمك این دستگاه می توان تصاویر بسیار دقیقی از اجسام بسیار كوچكی كه مشاهده ی آنها با میكروسكوپ های نور آن هم با این جزییات امكان ندارد.(همانطور كه میدانید نوری كه ما را قادر به دیدن میكند طول موجی بین 400  تا 700 نانو متر دارد. اساسا هنگامی می توان از یك جسم تصویر برداشت كه ابعاد ان جسم از نصف كمترین طول موج قابل رویت كمتر نباشد. بنا براین با نور مریی حداكثر اجسامی قابل دیدن هستند كه ابعاد آنها از 200 نانو متر بیشتر باشد.)

طول موجی را كه دوبروی به الكترون نسبت داده است با سرعت حركت آن رابطه ی وارونه دارد. به عبارت دیگر هرچه الكترون سریعتر حركت كند طول موج ان كوتاهتر خواهد بود.

بنابراین با تنظیم سرعت حركت الكترونها می توان طول موج آنها را تغییر داد. موج الكترونی امكان تصویر برداری از اجسامی با ابعاد نانو متر را برای ما فراهم كرده است. در سال 1986 با طراحی و ساخت میكروسكوپ های تونل زنی پیمایشی نسل تازه ای از میكروسكوپ های الكترونی متولد شد. این میكروسكوپ ها به كمك رایانه ضمن بالا بردن كیفیت تصاویر، به دانشمندان این امكان را داد كه بتوانند از اتم ها و مولكولها عكس تكی بگیرند.

حالا چند کلمه از مدیر وبلاگ:

چه خبره بابا! خودتونو گیج کردین. نور مجموعه ای از فوتونها است که موجی شدن، به همین سادگی.

توضیح تصویر:در این تصویر انرژی فوتون  برابر با ثابت پلانک در فرکانس نور گرفته و است که انرژی و طول موج نور های سبز و آبی و قرمز به راحتی محاسبه شده است.

جوشکاری با لیزر

سلام دوستان. من به قولی که داده بودم عمل کردم . اینم اولین مطلب از سری مقاله هایی که قرار از این به بعد بزارم که استفاده کنید:

جوشکاری با لیزر

جوشکاری و برشکاری با استفاده از اشعه لیزر از روشهای نوین جوشکاری بوده که در دهه های اخیر مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کیفیت ، سرعت و قابلیت کنترل آن به طور وسیعی در صنعت از آن استفاده می شود .به وسیله متمرکز کردن اشعه لیزر روی فلز یک حوضچه مذاب تشکیل شده و عملیات جوشکاری انجام می شود .
اصول کار و انواع لیزرهای مورد استفاده در جوشکاری :
به طور عمده از دو نوع لیزر در جوشکاری و برشکاری استفاده می شود : لیزرهای جامد مثل Ruby و ND:YAG و لیزرهای گاز مثل لیزر CO۲ . در زیر اصول کار لیزر Ruby که از آن بیشتر در جوشکاری استفاده می شود توضیح داده می شود . این سیستم لیزر از یک کریستال استوانه ای شکل Ruby (Ruby یک نوع اکسید آلومینیوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکیل شده است . دو سر آن کاملا صیقلی و آینه ای شده و در یک سر آن یک سوراخ ریز برای خروج اشعه لیزر وجود دارد . در اطراف این کریستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق برای کار در سرعت حدود ۱۰۰۰ فلاش در ثانیه طراحی شده است . لامپ گزنون با استفاده از یک خازن که حدود ۱۰۰۰ بار در ثانیه شارژ و تخلیه شده فلاش می زند و هنگامی که کریستال Ruby تحت تاثیر این فلاش ها قرار بگیرد اتمهای کرم داخل شبکه کریستالی تحریک شده و در اثر این تحریک امواج نور از خود سطع می کنند و با باز تابش این اشعه ها در سطوح صیقلی و تقویت آنها اشعه لیزر شکل می گیرد . اشعه لیزر شکل گرفته از سوراخ ریز خارج شده و سپس به وسیله یک عدسی بر روی قطعه کار متمرکز شده که بر اثر برخورد انرژی بسیار زیادی در سطح کوچکی آزاد می کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب می شود .
محدودیت لیزر Ruby پیوسته نبودن اشعه آن است در حالیکه انرژی خروجی ان بیشتر از لیزر های گاز مانند لیزر CO۲ است که در آنها اشعه حاصله پیوسته است، از لیزر CO۲ بیشتر به منظور برش استفاده می شود و از لیزر ND:YAG بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود .
از انجا که در این روش مقدار اعظمی از انرژی مصرف شده به گرما تبدیل می شود این سیستم باید به یک سیستم خنک کننده مجهز باشد .
در جوشکاری لیزر دو روش عمده برای جوشکاری وجود دارد : یکی حرکت دادن سریع قطعه زیر اشعه است تا که یک جوش پیوسته شکل بگیرد و دیگری که مرسوم تر است جوش دادن باچند سری پرتاب اشعه است .
در جوشکاری لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میکروثانیه انجام می گیرد و به خاطر کوتاه بودن این زمان هیچ واکنشی بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از این رو گاز محافظ لازم ندارد .
طراحی اتصال در جوشکاری لیزر : بهترین طرح اتصال برای این نوع جوشکاری طرح اتصال لب به لب می باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن می توان ازطرح اتصال های T یا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .
مزایای جوشکاری لیزر :
- حوضچه مذاب می تواند داخل یک محیط شفاف ایجاد شود ( باعکس روشهای معمولی که همیشه حوضچه مذاب در سطح خارجی آنها ایجاد می شود (.
- محدوده بسیار وسیعی از مواد را مانند آلیاژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غیر همجنس و … را میتوان به یکدیگر جوش داد.
- در این روش میتوان مکان های غیر قابل دسترسی را جوشکاری نمود .
- از آنجا که هیچ الکترودی برای این منظور استفاده نمی شود نیازی به جریانهای بالا برای جوشکاری نیست.
- اشعه لیزر نیاز به هیچگونه گاز محافظ یا محیط خلایی برای عملکرد ندارد .
- به خاطر تمرکز بالای اشعه منطقه HAZ بسیار باریکی در جوش تشکیل میشود

 جوشکاری لیزر نسبت به سایر روشهای جوشکاری تمیز تر است .
محدودیت ها و معایب جوشکاری لیزر :
سیستم های جوشکاری لیزرنسبت به سایر دستگاههای سنتی جوشکاری بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایی مانند Ruby به خاطر پالسی بودن اکثر آنها از سرعت پیشروی کمی برخوردارند ( ۲۵ تا ۲۵۰ میلیمتر در دقیقه ) . همچنین این نوع جوشکاری دررای محدودیت عمق نیز می باشد .
موارد استفاده اشعه لیزر :
از اشعه لیزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشکاری استفاده می شود . این نوع جوشکاری در اتصال قطعات بسیار کوچک الکترونیکی و در سایر میکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه لیزر میتوان در جوش دادن آلیاژها و سوپر الیاژها با نقطه ذوب بالا و برای جوش دادن فلزات غیر همجنس استفاده نمود . به طور کلی این روش جوشکاری برای استفاده های دقیق و حساس استفاده میشود . از این روش میتوان در صنعت اتومبیل و مونتاژآن برای جوش دادن درزهای بلند استفاده نمود.