Световые указки используются для обучения, в промышленности и как развлекательные средства. Указки могут представлять собой аккумуляторные элементы и устройства с твердотельными лазерами внутри. В зависимости от цвета различается стоимость и мощность лазерных указок.
Световая указка красного цвета
Красные лазерные указки - самые дешевые в производстве, так как цветовой спектр не требует энергозатрат и имеют следующие характеристики:
- элемент питания - обычные батарейки;
- мощность такого луча колеблется в пределах от 1 до 100 мВт;
- срок службы таких изделий не превышает 1-2 лет.
Со временем длина волны красного лазера сокращается, лучи теряют мощность из-за снижения запаса прочности аккумуляторных элементов или из-за выгорания диодов.
Красные лазеры
Зеленые лазерные указки (green laser)
Устройства, оснащенные зеленым цветом, больше воспринимаются человеческим глазом, по сравнению со всеми остальными, однако, это правило применимо лишь в световой день, в ночное время суток зеленый цвет воспринимается хуже.
Лазер с зеленым лучом имеет следующие особенности:
- основа для использования - твердотелые лазеры, оснащенные диодами;
- коэффициент полезного действия - 20 % от номинальной мощности;
- питание - таблеточная батарейка;
- начало выпуска - 2006 год наряду с иными цветовыми элементами;
- длина волны зеленого лазера - 532 нм.
Лазерная указка синего цвета
Лазерные указки синего цвета имеют схожий с зеленым принцип управления и осуществления работы. Такие указки имеют характеристики:
- длина пучка - варьируется в зависимости от оттенка и для ярко-синего цвета составляет 445 нм, для тусклого (бирюзового) 473 нм, а для голубого 490 нм;
- вероятный вред для здоровья человека - самый большой среди всех цветов, используемых в указках;
- коэффициент полезного действия - 3 %, что является одним из самых маленьких показателей;
- основной элемент - твердотельные диоды.
ЛУ желтого цвета
Световые указки желтого цвета имеют меньшее распространение среди остальных и обладают следующими характеристиками:
- длина пучка - 594 нм (один из самых больших показателей);
- коэффициент полезного действия - менее 1 % - самый низкий показатель в классе;
- срок эксплуатации - 2-4 года;
- принцип работы - твердотельные диоды;
- разработка - 2008 год.
ЛУ фиолетового цвета
Особый вид световой указки, связанный с возникновением новой технологии оцифровки носителей Blu-ray. Такие указки имеют следующие функции:
- длина светового пучка - 405 нм;
- срок ввода в эксплуатацию - 2008;
- срок службы - 3-5 лет;
- принцип действия - твердотельные диоды высокой мощности.
Применение лазерных указок
Применение лазерных указок имеет широкий спектр и распространяется на многие сферы жизни. Чаще всего они используются:
- для подсвечивания целей в коллиматорных прицелах огнестрельного оружия (пистолеты, винтовки, автоматы), а также как целеуказатели для работы артиллерии или авиации на небольших расстояниях;
- в научной деятельности такие указки используются для выявления газа в жидкостях при невозможности распознать его обычным человеческим глазом;
- китайский зеленый лазер применяется в астрономических исследованиях. Такие указки используются для исследования видимых для глаза границ и обозначения космических объектов, их фиксации. В темное время суток указки различных спектров ученые используют для определения направления звезд, фиксируя его направленным лучом света;
- в образовательной деятельности такие указки применяют для демонстрации презентаций, лекций и научных семинаров, требующих демонстрации с помощью цветовой указки;
- в политической и общественной деятельности указки используются для презентаций, для объяснения схем общественных процессов и концентрации внимания зала, публики, собрания.
Безопасность лазеров
Безопасность использования лазеров, неотъемлемая часть их повседневной эксплуатации, такие приборы не являются безобидными и могут нести определенную опасность, зависящей от того, как устроена лазерная указка. Опасность у зеленого луча самая высокая.
Негативные последствия, когда используется самая мощная лазерная указка без соблюдения техники безопасности могут быть следующими:
- при попадании в глаза, даже на непродолжительное время, свет лазера может вызвать ожог сетчатки глаза, что приведет к нарушению зрения или же его частично потере. Такое попадание может повлечь за собой фатальные последствия, если применить такой луч для летчиков или водителей автомобиля (в 2013 году в России массовыми случаи стало ослепление летчиков гражданской авиации на подлете к городам, что могло привести к крушению самолетов);
- повреждения кожного покрова - при использовании мощных лазеров с сильным световым пучком на протяжении нескольких минут на открытом участке кожи может остаться ожог 2-3 степени.
Эти последствия повлекли за собой законодательный запрет на владение лазерными указками на территории некоторых стран, и из них же вытекают меры предосторожности при использовании таких средств:
- не светить в глаза - при использовании указки запрещается даже на короткий промежуток времени направлять световой пучок человеку в глаза во избежание ожога сетчатки;
- не направлять на открытые участки тела - при использовании мощных лазеров это также может вызвать ожог поверхности тела;
- не облучать водителей транспортных средств - это может привести к авариям на транспорте и имущественный вред, вплоть до летального исхода.
Фото лазерной указки
Какая лазерная указка самая мощная
Рынок лазерных указок с каждым годом насыщается новыми моделями, тенденцией которых является увеличение мощности за счет использования современных светодиодов.
Лазер - акроним от L ight A mplification by S timulated E mission of R adiation , что дословно переводится "усиление света посредством вынужденного излучения" - это устройство, преобразующее энергию накачки в энергию узконаправленного потока излучения.
Существует большое количество различных типов лазеров. Их можно разделять на группы по источнику накачки, рабочему телу, области применения. Т.к. в данной статье лазеры будут рассмотрены в контексте безопасности работы с лазерными нивелирами и дальномерами, то внимание будет обращено на такие параметры, как рабочая длина волны (нм) и мощность излучения (мВт).
Длина волны , если она находится в видимом диапазоне, обуславливает цвет лазерного луча. Мощность излучения обуславливает яркость луча, те или иные возможности (прицеливание, демонстрация оптических эффектов, считывание штрих-кодов, резка и сварка материалов, лазерная хирургия, накачка других лазеров).
Излучение в лазерных нивелирах и дальномерах работает как обычная лазерная указка - портативный генератор когерентных и монохроматических электромагнитных волн видимого диапазона в виде узконаправленного луча. Изготавливается на основе красного лазерного диода, который излучает в диапазоне 635-670 нм . Мощность их излучения не превышает 1,0 мВт .
Существует несколько классификаций опасности лазеров, которые, однако, весьма похожи. Ниже приведена наиболее распространенная международная классификация.
| Класс 1
Лазеры и лазерные системы очень малой мощности, не способные создавать опасный для человеческого глаза уровень облучения. Излучение систем класс 1 не представляет никакой опасности даже при долговременном прямом наблюдении глазом. К классу 1 относятся также лазерные устройства с лазером большей мощности, имеющие надежную защиту от выхода луча за пределы корпуса |
| Класс 2
Маломощные видимые лазеры, способные причинить повреждение человеческому глазу в том случае, если специально смотреть непосредственно на лазер на протяжении длительного периода времени. Такие лазеры не следует использовать на уровне головы. Лазеры с невидимым излучением не могут быть классифицированы как лазеры 2-го класса. Обычно к классу 2 относят видимые лазеры мощностью до 1 мВт |
| Класс 2a
Лазеры и лазерные системы класса 2a, расположенные и закрепленные таким образом, что попадание луча в глаз человека при правильной эксплуатации исключено |
| Класс 3a
Лазеры и лазерные системы с видимым излучением, которые обычно не представляют опасность, если смотреть на лазер невооружённым взглядом только на протяжении кратковременного периода (как правило, за счет моргательного рефлекса глаза). Лазеры могут представлять опасность, если смотреть на них через оптические инструменты (бинокль, телескоп). Обычно ограничены мощностью 5 мВт. Во многих странах устройства более высоких классов в ряде случаев требуют специального разрешения на эксплуатацию, сертификации или лицензирования |
| Класс 3b
Лазеры и лазерные системы, которые представляют опасность, если смотреть непосредственно на лазер. Это же относится и к зеркальному отражению лазерного луча. Лазер относится к классу 3b, если его мощность более 5 мВт |
| Класс 4
Лазеры и лазерные системы большой мощности, которые способны причинить сильное повреждение человеческому глазу короткими импульсами (< 0,25 с) прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого. Лазеры и лазерные системы данного класса способны причинить значительное повреждение коже человека, а также оказать опасное воздействие на легко воспламеняющиеся и горючие материалы |
Требования к конструкции и техническим характеристикам, правила безопасной работы и способы защиты от лазерного излучения на территории Республики Беларусь регламентируются СанПиН 2.2.4.13-2-2006 "Лазерное излучение и гигиенические требования при эксплуатации лазерных изделий" и СТБ IEC 60825-1-2011 "Безопасность лазерных изделий. Часть 1. Классификация оборудования и требования" - национальный стандартом Республики Беларусь, который является идентичным международному стандарту IEC.
Значительная часть производимой в мире лазерной техники выпускается и маркируется в соответствие с нормами, опубликованными американской организацией «Center for Devices and Radiological Health» (CDRH).
Лазерные нивелиры
и дальномеры
являются лазером класса 2
в соответствии с данной классификацией, что позволяет использовать их выполняя следующие меры предосторожности:
- не смотрите на лазерный луч, лазерный луч может повредить глаза, даже если Вы смотрите на него с большого расстояния;
- не направляйте лазерный луч на людей и животных;
- лазер должен быть установлен выше уровня глаз;
- используйте прибор только для замеров;
- не вскрывайте прибор;
- держите прибор в недоступном для детей месте;
- не используйте прибор вблизи взрывоопасных веществ.
Устроены зеленые лучи более сложно: первый лазер, инфракрасный, длиной волны 808 нм, светит в кристалл Nd:YVO4 – получается лазерное излучение с длиной волны 1064 нм. Оно попадает на кристалл «удвоителя частоты» - и получается 532 нм .
В некоторых лазерах есть инфракрасный фильтр, но это значительно увеличивает цену прибора, значит может присутствовать только в дорогих моделях. Так же стоит заметить, что зеленые диоды, устройства которые излучают зеленый луч, значительно дороже при производстве (в несколько раз по причине большего числа брака по сравнению с красным). А рабочий ресурс зеленого диода значительно ниже. Суммарно это отражается на конечной стоимости нивелира лазерного. В итоге получается следующая картина. Нивелир лазерный с зеленым лучом строит проекции, которые лучше видны, ресурс такого прибора ниже, стоимость выше (порой у один производитель за одинаковые модели отличающиеся лишь лазером выставляет цену отличающуюся в 1,5-2 раза).
Следует отметить, что по заявленным производителями нивелиров характеристикам мощность такого лазера до 2,7 мВт (у красного до 1,0 мВт), а безопасность по классу 3 (у красного 2).
Подведем итог, зеленый цвет лазера действительно лучше виден в условиях дневного света, чем красный, но нельзя забывать о том, что он значительно небезопаснее и неоправданно дорог .
Современные лазеры постепенно набирают популярность и каждый день к числу их ценителей прибавляются все новые люди. Как же не растеряться в многообразии выбора и приобрести именно то, что необходимо? Лазерная указка зеленого цвета или красного? Простая или помощнее? С металлическим корпусом или с пластмассовым? Попробуем ответить на все эти вопросы по порядку.
Мощность.
От мощности лазера зависит концентрированность и длина его луча. Чем лазер мощнее – тем дальше вы им сможете посветить и тем меньше вероятность, что луч рассеется на большом расстоянии.
Существует несколько типов указок по мощности – 50, 100, 200, 300, 500 и 1000 милливатт. Другие варианты используются редко. Нужно понимать, что от этого параметра зависит также стоимость устройства – чем оно мощнее, тем дороже.
Более мощные указки подходят для создания лазерных шоу и любительской голографии, кроме того, с помощью таких лазеров определенного спектра излучения можно поджигать удаленные предметы – например, спички – или плавить целлофан, пластмассу.
Цвет луча.
Самыми распространенными являются лазерные указки зеленого цвета, отличающиеся прекрасной видимостью луча – дело в том, что зеленый спектр свечения лучше всего воспринимается человеческими глазами. Но существуют и другие модели, которые имеют другие свойства и специфику применения.
Луч фиолетовых указок практически не виден ни в темноте, ни на свету. Зато такой лазер заставляет освещаемые объекты флуоресцировать – испускать собственное свечение.
Красные указки при больших мощностях работы могут нагревать и воспламенять предметы на расстоянии.
Синие, желтые и голубые лазеры применяются для лазерных шоу в качестве необычных «добавок» к лазерным указкам более распространенных цветов.
Помните – от цвета лазера также зависит его стоимость. Самые дорогие – желтые, синие и фиолетовые лазеры, красные гораздо более доступны, а лазеры зеленого цвета считаются самыми дешевыми – в силу широкой распространенности.
Другие характеристики.
При выборе лазерной указки стоит обратить внимание на некоторые другие свойства товара. Это, в первую очередь:
Наличие насадок. С помощью оптической насадки можно рассеять луч и превратить его в определенную картинку, которая будет изменяться при помощи вращения насадки. Выглядит очень зрелищно! Лучше, если таких насадок будет несколько.
Корпус. Он должен быть ударопрочным – из специального пластика либо металла.
Дополнительные элементы. Веревочка на руку и чехол на пояс уберегут вашу указку от преждевременного выхода из строя и чрезмерного засорения.
Помните – при помощи лазерной указки зеленого цвета, так же, как и фиолетового, красного, можно нанести серьезные увечья сетчатке глаза! Используйте устройства бережно и храните их от детей!
Лазерные указки давно перестали быть новомодной диковинкой. Этот яркий и необычный гаджет имеет множество самых разнообразных граней применения. Принцип функционирования лазерной указки основан на непрерывном прохождении луча, который генерируется инфракрасным светодиодом, через систему специальных линз и кристаллов. В результате оптического преобразования на выходе излучение концентрируется в пучок и превращается в видимый человеческому глазу мощный лазерный поток.
Теоретически цвет может быть самым разнообразным, однако на практике оказалось, что использование лазера в быту и на производстве может оказаться рискованным занятием: далеко не весь диапазон лазерного излучения безопасен для человека. В настоящее время массово выпускаются и поступают в продажу указки с зеленым, синим и красным свечением. Давайте творчески подойдем к вопросу: для чего нужна лазерная указка?
Наука на службе у человека: самые распространенные области использования лазера
- Первое, что приходит в голову при слове указка - это школа или другое любое учебное заведение. Безусловно, лазерную указку также можно использовать в образовательных целях для того, чтобы сконцентрировать внимание аудитории на конкретном объекте. Особенно актуальным будет использование в больших лекционных залах и на проецируемых экранах большого размера.
- На уроках физики в старшей школе или университете лазерная указка может использоваться как наглядное пособие для демонстрации возможностей лазерного луча.
- Бизнес-презентации. Лазерная указка не занимает много места и легко помещается в карман. Однако, это небольшое устройство поможет Вам в эффектном представлении разработанного проекта и сделает презентационный макет более наглядным. Не задерживайте долго цель на одной точке, чтобы избежать рывков.
- В приключенческих фильмах и боевиках Вы неоднократно могли заметить красную точку, с помощью которой снайпер удерживает потенциальную жертву на прицеле. Лазерная указка - это мощный указатель цели, который давно используется военными для огнестрельного, а также пневматического оружия.
- В научных лабораториях часто используют зеленые лазерные указки: они помогают обнаруживать примеси или жидкости в прозрачных веществах, а в комплектации с соответствующими светофильтрами эффективно выявляют флуоресцентное свечение, связанное с загрязнением поверхностей остаточным количеством органических соединений.
- Яркий лазерный свет - это отличный помощник для шахтеров, разрабатывающих новые проходы и туннели.
- Для чего нужна лазерная указка в астрономии? Их активно используют в процессе юстировки - настройки телескопов и изучения форм поверхности системы их зеркал.
- В отличие от красных, зеленые лучи лазерных указок отлично видны днем на достаточно длительных расстояниях, поэтому экскурсоводы активно их используют не только в помещениях, но и на открытых пространствах.
Отдых и увлечения: для чего нужна лазерная указка
Если Вы являетесь фанатом старой доброй радиосвязи, возможно использование в конструкциях как элемента связи в зоне видимости.
Любители астрономии по достоинству оценят яркий зеленый луч, с помощью которого в безлунную ночь можно указывать на звезды и кометы. Контрастное свечение лазера в звездном небе создаст дополнительную романтическую атмосферу для влюбленной пары. Вы также можете привить интерес к изучению созвездий и планет своим детям, доверив им указку под бдительным контролем.
Сняв с красной указки коллиматор, можно использовать гаджет в любительской голографии.
Любители туристических походов и горных перевалов могут использовать лазерные указки как указатели планируемого маршрута и сигнальное устройство в случае отставания от группы. Также лазерная указка легко поджигает спички и сухие щепки.
Рыбаки, предпочитающие лодочную сетевую рыбалку, могут легко кооперироваться на водном пространстве в абсолютной темноте при помощи ярких лазерных лучей.
Диджей с лазерной указкой в ночном клубе быстро привлечет к себе визуальное внимание благодарной и восторженной публики.
Домашние питомцы, особенно кошки, любят играть со световым пятном. Будьте осторожны, чтобы не напугать животное ярким свечением.
Бытовое использование лазера в любом случае требует осторожности: прямое попадание луча в глаза человека или животного может вызвать повреждение клеток сетчатки и даже вызвать временное ослепление.
В узконаправленный луч, как правило используется двояковыпуклая линза -коллиматор . Однако при качественной фокусировке луча (которую можно произвести самостоятельно подкручивая прижимную гайку линзы), указку можно использовать для проведения опытов с лазерным лучом (например, для изучения интерференции). Мощность наиболее распространенных лазерных указок 0,1-50 мВт , в продаже имеются и более мощные до 2000 мВт . В большинстве из них лазерный диод не закрыт, поэтому разбирать их надо крайне осторожно. Со временем открытый лазерный диод «выгорает», из-за чего его мощность падает. Со временем подобная указка практически перестанет светить, вне зависимости от уровня заряда батарейки . Зелёные лазерные указки имеют сложное строение и больше напоминают по устройству настоящие лазеры.
Лазерная указка
Типы лазерных указок
Ранние модели лазерных указок использовали гелий-неоновые (HeNe) газовые лазеры и излучали в диапазоне 633 нм. Они имели мощность не более 1 мВт и были очень дорогими. Сейчас лазерные указки, как правило, используют менее дорогие красные диоды с длиной волны 650-670 нм. Указки чуть подороже используют оранжево-красные диоды с λ=635 нм, которые делают их более яркими для глаз, так как человеческий глаз видит свет с λ=635 нм лучше, чем свет с λ=670 нм. Производятся и лазерные указки других цветов; например, зеленая указка с λ=532 нм - хорошая альтернатива красной с λ=635 нм, поскольку человеческий глаз приблизительно в 6 раз чувствительнее к зелёному свету по сравнению с красным. В последнее время набирают популярность жёлто-оранжевые указки с λ=593,5 нм и синие лазерные указки с λ=473 нм.
Красные лазерные указки
Самый распространенный тип лазерных указок. В этих указках используется лазерные диоды с коллиматором. Мощность варьируется приблизительно от одного милливатта до ватта. Маломощные указки в форм-факторе брелока питаются от маленьких батареек-«таблеток» и на сегодняшний день (апрель 2012 г.) стоят порядка 1$. Мощные красные указки - одни из самых дешевых по соотношению цена/мощность. Так, фокусируемая лазерная указка мощностью 200мВт, способная зажигать хорошо поглощающие излучение материалы (спички, изоленту, тёмную пластмассу и т. д.), стоит порядка 20-30$. Длина волны - примерно 650 нм.
Более редкие красные лазерные указки используют Твердотельный лазер c диодной накачкой (diode-pumped solid-state , DPSS) и работают на длине волны 671 нм.
Зеленые лазерные указки
Устройство зеленой лазерной указки типа DPSS, длина волны 532nm.
Луч лазерной указки 100мВт, направленный в ночное небо.
Зеленые лазерные указки начали продаваться в 2000 году. Самый распространенный тип твердотельных с диодной накачкой (DPSS) лазеров. Лазерные диоды зелёного цвета не производятся, поэтому используется другая схема. Устройство намного сложнее, чем у обычных красных указок, и зелёный свет получают довольно громоздким способом.
Сначала мощным (обычно >100 мВт) инфракрасным лазерным диодом с λ=808 нм накачивается кристалл ортованадата иттрия с неодимовым легированием (Nd:YVO 4), где излучение преобразуется в 1064 нм. Потом, проходя через кристалл титанила-фосфата калия (KTiOPO 4 , сокр. KTP), частота излучения удваивается (1064 нм → 532нм) и получается видимый зелёный свет. КПД схемы около 20 %, большая часть приходится на комбинацию 808 и 1064 нм ИК . На мощных указках >50 мВт нужно устанавливать инфракрасный фильтр (IR-фильтр ), чтобы убрать остатки ИК-излучения и избежать повреждения зрения. Также стоит отметить высокую энергозатратность зелёных лазеров - в большинстве используются две AA/AAA/CR123 батареи.
473 нм (бирюзовый цвет)
Данные лазерные указки появились в 2006 году и имеют схожий с зелёными лазерными указками принцип работы. 473 нм свет обычно получают путем удвоения частоты 946 нм лазерного излучения. Для получения 946 нм используется кристалл алюмо-иттриевого граната с добавками неодима (Nd:YAG).
445 нм (синий цвет)
В этих лазерных указках свет излучается мощным синим лазерным диодом. Большинство подобных указок относится к 4-му классу лазерной опасности и представляет очень серьёзную опасность для глаз и кожи. Своё активное распространение начали в связи с выпуском компанией Casio проекторов , использующих вместо привычных ламп мощные лазерные диоды.
Фиолетовые лазерные указки
Свет в фиолетовых указках генерируется лазерным диодом, излучающим луч с длиной волны 405 нм. Длина волны 405 нм находится на границе диапазона, воспринимаемого человеческим зрением и поэтому лазерное излучение таких указок кажется тусклым. Однако, свет указки вызывает флюоресценцию некоторых предметов, на которые он направлен, яркость которой для глаза выше, чем яркость самого лазера.
Фиолетовые лазерные указки появились сразу после появления Blu-ray -приводов, в связи с началом массового производства лазерных диодов на 405 нм.
Жёлтые лазерные указки
В жёлтых лазерных указках используется DPSS лазер, излучающий одновременно две линии: 1064 нм и 1342 нм. Это излучение попадает в нелинейный кристалл, который поглощает фотоны этих двух линий и излучает фотоны 593,5 нм (суммарная энергия 1064 и 1342 нм фотонов равна энергии фотона 593,5 нм). КПД таких жёлтых лазеров составляет около 1 %.
Использование лазерных указок
Безопасность
Лазерное излучение опасно при попадании в глаза.
Обычные лазерные указки имеют мощность 1-5 мВт и относятся к классу опасности 2 - 3А и могут представлять опасность, если направлять луч в человеческий глаз достаточно продолжительное время или через оптические приборы. Лазерные указки мощностью 50-300 мВт относятся к классу 3B и способны причинить сильные повреждения сетчатке глаза даже при кратковременном попадании прямого лазерного луча, а также зеркально или диффузно отражённого.
В лучшем случае лазерные указки оказывают только раздражающее воздействие. Но последствия будут опасными, если луч попадает в чей-то глаз или направлен в водителя или пилота и может отвлечь их или даже ослепить. Если это приведёт к аварии, то повлечёт за собой уголовную ответственность.
Всё более многочисленные «лазерные инциденты» вызывают в России, Канаде, США и Великобритании требования ограничить или запретить лазерные указки. Уже сейчас в Новом Южном Уэльсе предусмотрен штраф за обладание лазерной указкой, а за «лазерное нападение» - срок лишения свободы до 14 лет.
Также важно учесть, что у большинства дешёвых китайских лазеров, работающие по принципу накачки (то есть зелёные, жёлтые и оранжевые) отсутствует ИК-фильтр ради соображения экономии, и такие лазеры фактически представляют большую опасность для органов зрения, чем заявлено производителями.
Примечания
Ссылки
- Laser Pointer Safety website Включает данные о безопасности