Tại sao các nhà thiên văn học thích con trỏ laser màu xanh lá cây? [đóng cửa]

Khi tôi đến Thiên văn học đêm cho công chúng tại đài thiên văn địa phương, họ luôn sử dụng tia laser màu xanh lá cây để chỉ ra mọi thứ.

Tại sao có một ưu tiên cho laser xanh?

Có gì sai với laser đỏ? (Có vẻ rẻ hơn và có sẵn hơn.)

Hầu hết các con trỏ laser mục đích chung được sử dụng để chỉ những thứ ở khoảng cách nhỏ hơn, ví dụ. Sơ đồ hoặc phương trình trong các bài thuyết trình Powerpoint, do đó, công suất của các con trỏ laser như vậy khá hạn chế / bị giới hạn ở mức 5 mw (Class 3A hoặc IIIa) hoặc 10mW ở một số vùng. Do công suất thấp và khẩu độ nhỏ của con trỏ laser nếu bạn hướng chúng qua không gian trống, bạn chỉ có thể thấy chúng tác động tại nơi nó chạm vào bề mặt.

Vì vậy, để chỉ các ngôi sao / hành tinh như trong câu lạc bộ thiên văn trong các buổi quan sát, những con trỏ laser công suất thấp này không hữu ích vì không có bề mặt mà chùm tia có thể chiếu vào và bạn có thể nhìn thấy vị trí.

Một số con trỏ laser công suất cao hơn chiếu một chùm tia nhìn thấy được thông qua sự tán xạ từ các hạt bụi hoặc giọt nước dọc theo đường truyền tia. Laser công suất cao hơn (Laser loại 3B hoặc IIIb: lớn hơn 5mW) và laser tần số cao hơn (Xanh lục hoặc Xanh lam) có thể tạo ra chùm tia nhìn thấy được ngay cả trong không khí sạch vì "Tán xạ Rayleigh" từ các phân tử không khí, đặc biệt là khi nhìn ở mức độ vừa phải điều kiện ánh sáng rõ ràng. Sự phụ thuộc bước sóng mạnh của tán xạ (~ ^ 4) có nghĩa là các bước sóng ngắn hơn (xanh lục & xanh lam) bị tán xạ mạnh hơn các bước sóng dài hơn (đỏ).

[Tán xạ Rayleigh chủ yếu là tán xạ đàn hồi (trong va chạm hạn) của ánh sáng hoặc bức xạ điện từ khác bởi các hạt nhỏ hơn nhiều so với bước sóng của ánh sáng. Sự tán xạ Rayleigh kết quả từ tính phân cực điện của các hạt (tách cục bộ các điện tích dương & âm cách nhau một khoảng nhỏ bên trong nguyên tử. Tức là tạm thời tách trung tâm của điện tích dương và trung tâm của điện tích âm). Điện trường dao động của sóng ánh sáng tác dụng lên các điện tích bên trong hạt, khiến chúng chuyển động với cùng tần số (do đó có màu xanh lục). Do đó, hạt trở thành một lưỡng cực nhỏ (hoặc nguồn ánh sáng nhỏ) có bức xạ mà chúng ta thấy là ánh sáng tán xạ (chùm tia truyền từ con trỏ sang ngôi sao nhọn). ]

Cường độ tán xạ như vậy tăng lên khi các chùm này được nhìn từ các góc gần trục tia. . :-))

Độ sáng rõ ràng của một điểm từ chùm tia laser phụ thuộc vào công suất quang của laser, độ phản xạ của bề mặt và phản ứng màu của mắt người. Với cùng công suất quang học, ánh sáng Green Laser sẽ có vẻ sáng hơn các màu khác vì mắt người nhạy cảm nhất ở mức ánh sáng thấp trong vùng màu xanh lá cây của quang phổ (bước sóng 520 mật570nm). Các sắc tố nhạy cảm nhất, rhodopsin, có phản ứng cực đại ở 500nm. Độ nhạy giảm cho các bước sóng đỏ hơn hoặc xanh hơn.

Hơn nữa, con trỏ laser màu xanh lá cây có công suất vừa phải (đủ để tán xạ Rayleigh trong không khí sạch), chúng nhỏ gọn và tương đối rẻ hơn so với màu xanh lam (mặc dù mắt người ít nhạy cảm hơn với màu xanh lam, tia laser màu xanh đắt hơn một chút so với màu xanh lá cây một.)

Tránh tiếp xúc với mắt của bạn và đừng hướng chúng vào máy bay. Mọi người đã phải ngồi tù tới năm năm vì nhắm tia laser xanh vào máy bay.

Con trỏ laser màu xanh lá cây rất tốt cho các nhà thiên văn học vì ở công suất phổ biến nhất (5-15 mw cho laser 500-532nm của người tiêu dùng), chùm tia có thể nhìn thấy trong hầu hết các cài đặt "bầu trời tối". Chi phí cho một tia laser xanh đơn giản với chùm tia nhìn thấy ~ $ 15

Mặt khác, laser đỏ có công suất trung bình khoảng 3 mw, thường được biểu thị cho người tiêu dùng là <5 mw. Để một chùm màu đỏ (632-660nm) có thể nhìn thấy (đối với mắt không bị che khuất), tia laser sẽ cần phải có công suất cao hơn đáng kể, theo thứ tự 50-150 mw. Chi phí cho một tia laser đỏ "đơn giản" với chùm tia nhìn thấy ~ $ 200

Vấn đề với điều đó là bất kỳ loại laser nào có công suất> 15 mw đều được coi là loại IV và có những hạn chế lớn đối với những loại này ở hầu hết các quốc gia. Có một vài nơi xoay quanh các hạn chế của lớp IV và bán chúng dưới dạng IIIb ít hơn, tuy nhiên theo hiểu biết của tôi thì không có tia laser đỏ nào nổi xung quanh phù hợp với thể loại này. Chi phí cho laser đỏ "cấp III cấp cao" ~ $ 70

Với điều đó đang được nói, có một ưu tiên cho laser xanh vì cả lý do chi phí và an toàn.

Cá nhân tôi thích tia laser đỏ của mình, tuy nhiên, việc mọi người đeo kính bảo vệ tối vào ban đêm đều làm phức tạp thêm một nhiệm vụ đơn giản là chỉ ra các vật thể sao, đồng thời rất vui nhộn, nhìn mọi người cố gắng tìm ra tia laser đang chỉ vào cái gì, vì chùm tia là tất cả những gì họ sẽ thấy với mắt trên. Nếu không có kính bảo hộ nhìn gián tiếp vào chùm tia từ laser 12Mw có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng ... một lần nữa, đó là lý do tại sao các nhà thiên văn học sử dụng tia laser màu xanh lá cây đơn giản.

Bạn đã bao giờ thử chiếu tia laser đỏ lên bầu trời chưa? Nếu bạn có, bạn không thấy gì. Bây giờ, nếu bạn thử chiếu tia laser màu xanh lá cây lên bầu trời, bạn sẽ thấy chùm tia sáng vô tận.

Điều này là do laser xanh mạnh hơn nhiều so với laser đỏ. Laser đỏ được sử dụng rất thường xuyên trong cuộc sống hàng ngày vì chúng không nguy hiểm lắm.

Màu đỏ gần phổ hồng ngoại, năng lượng thấp hơn phổ khả kiến. Điều này có nghĩa là, khi một photon ánh sáng laser đỏ chạm vào một hạt không khí hoặc bụi, nó chỉ bị hấp thụ.

Tuy nhiên, màu xanh lục nằm xa hơn phổ, nghĩa là nó có năng lượng cao hơn màu đỏ. Khi một photon ánh sáng laser màu xanh lá cây chạm vào một hạt không khí, nó bị hấp thụ. Sau đó, vì nó là năng lượng rất cao, nó được phát ra lại. Hoặc, theo thuật ngữ giáo dân, chùm tia phản xạ khỏi các hạt không khí.

Sự tán xạ này được gọi là tán xạ Rayleigh .

Sự phản xạ này được sử dụng để các nhà thiên văn học có thể theo dõi chùm tia tới nơi đang được chỉ. Điều này rất hữu ích cho việc tìm kiếm các ngôi sao, các thiên hà và toàn bộ cách thức của các thiên thể khác.

PS

Nếu bạn muốn có tia laser nhìn thấy mạnh nhất, bạn sẽ phải sử dụng tia cực tím gần. Tất nhiên, để tạo ra một chùm tia như vậy, bạn sẽ cần sức mạnh bất hợp pháp ở hầu hết các quốc gia.