دانلود پایان نامه لیزر الکترون آزاد free eleetron laser (FEL)

اختصاصی از یارا فایل دانلود پایان نامه لیزر الکترون آزاد free eleetron laser (FEL) دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:43

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی فیزیک 

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                  صفحه
فصل اول    1
مقدمه‌ای راجع به لیزر:    1
خواص اساسی نور تقویت شده:    6
3- درخشش بالا:    6
مقدماتی از طیف نمایی:    7
ساختار الکترونی- مولکولی:    8
فصل دوم    9
اصول لیزر الکترون آزاد    9
لیزر الکترون آزاد:    9
اساس کار لیزر الکترون آزاد:    11
فصل سوم    23
معرفی میدانهای ویگلر (wiggler)    23
انواع ویگلرها در لیزرهای الکترون آزاد    23
معرفی میدان ویگلر:    23
مکانیسم میدانهای ویگلر:    24
انواع ویگلر در لیزرهای الکترون آزاد    27
تعریف ویگلر (میدان پیچ دهنده):    27
انواع ویگلرها:    28
شکل  آرایش ویگلر با آهن ربای الکتریکی    29
پلاسما، مادۀ فعال لیزر الکترون آزاد:    33
پایدار سازی یک باریکۀ الکترونی:    34
فصل چهارم    36
لیزر الکترون آزاد- کاربردهای آن    36
چگونه بهره لیزر الکترون آزاد را افزایش دهیم؟    36
چکیده مطالب    36
لیزر الکترون آزاد- کاربردهای آن:    36
چکیده مطالب    42
منابع    43

فصل اول مقدمه‌ای راجع به لیزر:

دو اصطلاح "لیزر " و "میزر" مشخص کننده ادوات جدیدی‌اند موسوم به "تقویت کننده‌های کوانتومی" و مخفف به ترتیب «تقویت میکرو موج توسط گسیل برانگیختة تابش» و «تقویت نور توسط گسیل برانگیخته تابش» می‌باشند.

در شکل اجزاء لیزر مشاهده می‌شود:

   

شکل

بطور خلاصه، برای حصول عمل تقویت کوانتوم‌های انرژی ابتدا لازم است به محیط انرژی داده شود تا خاصیت تقویت کنندگی در آن بوجود آید یا اصطلاحاً فعال شود، در مرحله بعد جمعت فوتونها در اثر فرآیند «گسیل برانگیخته» در محیط فعال شده افزایش می یابد. و در آخرین مرحله ممکن است مقداری از فوتونها را با همان فاز بدرون محیط برگردانده شوند که در شکل بصورت «پس خور مثبت» نشان داده شده است.

از نظر تاریخی مقاله اینشتین، را در زمینه ترمودینامیک آماری، برای بررسی مسئله جسم سیاه درون یک مشدد از دیده کوانتش انرژی برای اجزاء ماده و تصویر ذره‌ای نور «فوتون» استفاده کرده – که نخستین طلیعه ظهور این ابزار می‌دانند. اما تحقق عملی آن در سال 1958 بطول انجامید.

تا سرانجام در سال 1960 میمن با تابانیدن «تپ نوری شدید» حاصل از یک لامپ فلاش حلقوی، به یک میله مرکزی از جنس یاقوت مصنوعی توانست نخستین لیزر را بسازد. و تا امروز از مواد مختلف در حالات گوناگون (جامد- مایع- گاز و پلاسما) برای تقویت فوتونی در محدوده وسیعی از طیف استفاده شده است که همگی آنها با عنوان کلی لیزر شناخته می­شوند.

در ادامه توجه مان را به اجزاء اساسی تقویت کننده­ها معطوف می­کنیم:

الف) گسیل برانگیخته:

انیشتن در ضمن بررسی مسئله جسم سیاه یک مشدد بسته که در تعادل ترمودینامیک با جسم در دمایباشد از ایده­های کوانتش انرژی تابش کننده­ها و کوانتش انرژی الکترو مغناطیس نظریه فوتونی استفاده نمود.- ولی دریافت که برای حصول تابع توزیع پلانک- برای چگالی فوتونها بر حسب فرکانس لازم است سه نوع برهم کنش فوتون- ماده را در نظر گرفت، که یکی جذب و دو تا گسیل هستند.

یکی از آنها فرآیندهای گسیل خودبخودی است و تابع مشخصات درونی ذره میباشد. و دیگری در اثر تداخل فوتون با یک سیستم در حالت تحریکی و افت آن به یک حالت پائینی بطوری که اختلاف انرژی آنها برابر انرژی فوتون ورودی باشد رخ می­دهد «گسیل القایی یا برانگیخته». فوتون حاصله علاوه بر هم انرژی بودن با فوتون ورودی هم راستا و همدوس نیز هست. برای اثبات می‌توان از تصویر کلاسیک تشدید بین دو نواسانگر یکسان کمک گرفت.

ب) ایجاد وارونی جمعیت (فعال کردن محیط):

در نظریه ذره­ای، هر محیط مادی در واقع مجموعه­ای از سیستم­های کوانتومی میباشد. در این حالت چنانچه NO را چگالی اجزاء در حالت پایه و Ni را چگالی اجزاء در حالت تحریکی liم با انرژی E در نظر بگیریم خواهیم داشت:

Ni = No

T، دمای محیط در شرایط تعادل ترمودینامیکی در واحد مطلق است، اکنون دو تراز دلخواه را در نظر می­گیریم، با انرژی­های و چگالیهای اجزاء بطوری که

    و   در حالت

     و  

برای فوتونی با انرژی احتمال جذب شدن بیشتر از تقویت بر اثر گسیل القایی میباشد.

پس به دیگر شرط اینکه محیط قابلیت تقویت داشته باشد اینست که (شرط وارونی جمعیت) و با توجه به:  

و از قبل که داشتیم

لازمۀ این امر برقراری شرط است. اما فرآیندی منجر به منفی شدن دمای مطلق شود از دیدگاه کلاسیک ممکن نیست پس از طریق عادی ما حداکثر خواهیم داشت:

که در این حالت هم تعداد کل گسیلها برابر جذبهاست. و در واقع محیط خنثی خواهد بود.

در نتیجه برقراری شرط تقویت محیط با بودن در تعادل ترمودینامیکی کلی و فراگیر مستقل از زمان- حداقل برای عملکرد پیوسته منافات دارد.

لهذا برای عملی کردن وارونی جمعیت بین دو تراز احتیاج به حضور یک با بیشتر تراز واسط هست. بر این اساس سیستم­های لیزی به دو گروه عمدۀ

«سه ترازی» و «چهار ترازی» تقسیم می­کنند.