A Műszaki lézerfizika GEFIT201B (GEFIT201-B)

c. tárgy ütemterve

II. évfolyamos villamosmérnök (vagy egyéb) hallgatóknak

2022/2023. tanév, 2. félév

9. hét: Összefoglaló a hullámoptikából: a monokromatikus síkhullám fázissebessége, transzverzalitása, spektruma. A polarizáció, hullámkésleltetők. Az elektromágneses hullámok intenzitása, az interferencia és a diffrakció jelenségei. A Doppler-effektus. Interferométerek, feladatok az interferencia témaköréből.

10. hét: A geometriai optika áttekintése (törés, visszaverődés, diszperzió, kettős törés), tükrök és lencsék képalkotása, egyszerű optikai eszközök (nagyító, Kepler-távcső). A hullámoptika és a geometriai optika viszonya. Feladatok a geometriai optika témaköréből.

11. hét: A lézerműködés atomfizikai alapjai: atomok színképe, a kvantummechanikai tárgyalásmód, a határozatlansági reláció. Az abszorpció, spontán emisszió és indukált emisszió folyamatainak elemzése, az Einstein-összefüggések.

12. hét: A populáció inverzió és létrehozásának módjai. Lézerek működési elve, általános felépítésük. A gerjesztés módjai, a tükörrezonátor. A lézerek longitudinális és transzverzális módusai. A lézerfény legfontosabb tulajdonságai.

1. laboratóriumi demonstráció

13. hét: A fontosabb lézertípusok konkrét konstrukciói, működésük és jellemzőik. Gázlézerek atomokkal (a He-Ne lézer), molekulákkal (a CO₂ lézer) és ionokkal (az argon-ion lézer).

14. hét: A szilárdtestfizika alapjai. A szilárdtestfizika alapjai, a sávszerkezet, a Fermi-Dirac-statisztika. Szilárdtest lézerek: a rubinlézer, a Nd:YAG lézer működése. A félvezető lézerek működése, heteroátmenetes lézerek 1. zárthelyi dolgozat t

15. hét: Húsvét hétfő. Néhány különleges lézer (festék, excimer, szabadelektron-, stb.).

16. hét: Rövid impulzusok előállítása: Q-kapcsolás, módusszinkronizáció. A nemlineáris optika elemei, frekvencia átalakítás. ELI, a szegedi szuperlézer.

17. hét: A precíziós lézerinterferometrikus elmozdulásmérés. A lézer Doppler sebességmérés (LDV), a Bragg-cella. A lézeres anyagmegmunkálás alapjai: lézeres vágás, hegesztés, hőkezelés.

18. hét: Munka ünnepe.

Az áramlás és hőtechnikában alkalmazott lézeres méréstechnikai módszerek (LDA, LDV, PIV, stb.) ismertetése. 2. laboratóriumi demonstráció

19. hét: A lézergyártmányok sugárzásbiztonsági előírásairól. A holográfia és alkalmazásai.

20. hét: További informatikai (CD, nyomtató, üvegszál-optika) felhasználások. Tudományos (lézeres fúzió és hűtés) és egészségügyi (műtét, fogászat, kozmetika) felhasználások. 2. zárthelyi dolgozat

21. hét: Összefoglaló a lézeralkalmazásokról. Pótzárthelyi dolgozat

22. hét: Pünkösd hétfő. Beszámolók.

A tárgy lezárásának módja: aláírás + gyakorlati jegy

Az aláírás és gyakorlati jegy megszerzésének feltételei:

A szorgalmi időszak végén azok a hallgatók kapnak aláírást, illetve legalább elégséges gyakorlati jegyet, akik az alábbi három feltételnek megfelelnek:

a, a tanóráknak legalább az 50 %-án részt vettek és ott elfogadhatóan szerepeltek,

b, a megadott témákból összeállított zárthelyi dolgozatokat legalább elégségesre megírták, illetve az elégtelen vagy elmulasztott dolgozat anyagából sikeres pótzárthelyit írtak,

c, a választott témából a beszámolót a tanár által meghatározott módon elkészítették, és azt határidőre beadták (ez utóbbi ponttól a tanár az a, és b, pontokat teljesítő hallgatók esetén eltekinthet).

A félév során teljesítendő zárthelyik:

2 db 50 perces zárthelyi a 14. és a 20. héten tartott gyakorlaton az előadó által megadott témákból. A 2 db zárthelyi a tananyaghoz kapcsolódó kidolgozandó és feleletválasztós kérdéseket, valamint az órán megoldott feladatokhoz hasonló számítási feladatokat tartalmaz. Az érdemjegyet a zárthelyik összpontszáma határozza meg, elégségeshez a lehetséges pontoknak legalább az 50%-át kell megszerezni.

Az aláírás és gyakorlati jegy pótlásának feltételei:

Azok a hallgatók, akik a b, feltételnek nem felelnek meg az aláírást és a gyakorlati jegyet a vizsgaidőszak erre kijelölt részében a megfelelő zárthelyi dolgozat megírásával szerezhetik meg. Az a, feltételnek nem megfelelő hallgatók az aláírást az egész félév anyagából tett írásbeli beszámolóval szerezhetik meg. Akik a c, feltételnek nem felelnek meg, azoknak az aláírásért a tanár által meghatározott témából és módon beszámolót kell határidőre készíteniük.

Kötelező irodalom:

1. Paripás B., Szabó Sz., Kocsisné Baán M., Tolvaj B., Bencs P.: Lézeres mérési- és megmunkálási eljárások a gépészetben, Elektronikus jegyzet, http://miskolc.infotec.hu/

2, Az oktató honlapjára (http://www.uni-miskolc.hu/~www_fiz/paripas/32.htm) feltett aktualizált tananyagok.

Ajánlott irodalom:

1. Budó - Mátrai: Kisérleti Fizika III.

2. Csillag – Kroó: A lézerek titkai

3. Ábrahám: Optika

4. Charschan: Lasers in Industry

Miskolc, 2023. február 17.

Dr. Paripás Béla

egyetemi tanár