از جمله عرصه ­هایی كه در چند سال اخیر مورد هجوم فناوری اطلاعات قرار گرفته، عرصه آموزش و یادگیری است. با وجود اینكه از دوهزار سال قبل تا كنون، بسترها و سیستم های آموزش و یادگیری – در مقایسه با سایر مقوله ها نظیر پزشكی – تغییرات بسیار كمی داشته است، لیكن اكنون به مدد فناوری اطلاعات مدتی است كه تحولات آغاز شده است. اگر دهه آخر قرن بیستم را دهه اطلاعات نامگذاری كردند، دهه اول قرن بیست و یكم را عصر دانش[1] (بولز[2]،2000) نامیده و هدف از این نامگذاری را توسعه همه جانبه دانش و آگاهی بشری دانسته اند. در چنین شرایطی طبیعی است كه برای كسی كه قصد حركت در شاهراه اطلاعاتی را دارد، روش های سنتی و قدیمی آموزش و یادگیری كارایی خود را از دست می دهند و انسان برای همگام شدن با محیط در حال تغییر باید به دنبال ریشه ها و رویه های جدیدی برای انتقال دانش و افزایش آگاهی باشد. تمدن موج سوم برای افزایش دانش افراد جامعه به ابزار قدرتمندی نیاز داشت كه به موقع، كم هزینه، سریع و معتبر باشد. به نظر می رسد كه این ابزار قدرتمند فناوری اطلاعات و ارتباطات باشد.

به نظر راه رسیدن به این ابزار قدرتمند و استفاده از آن در مدارس برنامه­ی­درسی مبتنی بر فناوری اطلاعات و ارتباطات است. بی­تردید بدون برنامه درسی مبتنی بر فناوری امكان همسویی با پیشرفت های جهانی در زمینه تعلیم و تربیت نخواهد بود. بنابراین با نظر به اهمیت فناوری اطلاعات و ارتباطات، طراحی و استفاده از  برنامه درسی مبتنی بر فناوری اجتناب ناپذیر است. برای چنین برنامه ریزی درست نیز آگاهی از وضعیت فعلی مدارس از نظر میزان تجهیزات و استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات، آگاهی از میزان استفاده معلمان از فناوری اطلاعات و ارتباطات و شناسایی موانع فرا­روی كاربرد آن و تاثیر آن بر عملكرد تحصیلی دانش ­آموزان ضروری است.

1  -Knowledge Age

2 –  Bowles

ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)

ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود است

تقاضای جهانی برای فلزات مدام در حال افزایش است. اما اکتشافات جدید کانسارهای فلزی کاهش‌یافته و عیار این کانسارها کمتر شده و پیچیدگی آن‌ ها افزایش یافته است. بنابراین روش‌های فرآوری برای کانه های کم عیار و کنسانتره های باکیفیت پایین تنها به روش‌هایی محدود می‌شوند که در عمل اقتصادی باشند [1-2].
طلا یکی از فلزاتی است که به علت کمیابی آن در طبیعت و پایداری جلای فلزی از اهمیت بالایی برخوردار است. این فلز در طبیعت بیشتر به صورت آزاد و در مقادیر بسیار کم یافت می‌شود. تاریخچه استحصال فلز طلا به پیش از 147000سال پیش بر می‌گردد[3].
اولین روشی که برای استحصال به‌کار گرفته شد، روش ثقلی بود که در استخراج طلا از ذخایر رسوبی و ماسه‌های رودخانه‌ای به‌کار گرفته شد. در این روش طلا به خاطر وزن مخصوص بالای آن به راحتی از باطله‌ی همراه آن جدا می­شد. با توجه به این که این روش بازیابی بالایی نداشت، لذا روش‌های مختلف انحلال طلا مورد بررسی قرار گرفت[3].
هیدرومتالورژی طلا، یا روش‌های انحلال، برای هر دو نوع ذخایر رسوبی و غیر رسوبی قابل‌استفاده می­باشد.
در این روش طلا به صورت انتخابی از سایر ترکیبات همراه آن به وسیله روش انحلال جدا می­ شود. روش‌های متعددی برای انحلال طلا وجود دارد. قدیمی‌ترین این روش­ها، روش ملغمه سازی است که امروزه استفاده از آن منسوخ گردیده است [4].
طلا یا زر عنصری است که در تناوب ششم و گروهLb  (همراه مس و نقره) فلزات واسطه در جدول تناوبـی قرار دارد. طـلای خالص فلـزی با رنگ زرد بـراق، عدد اتـمی 79، جرم اتمی 2/179، چگالی g/cm³ 32/19 در k273، دارای ساختار FCC می­باشد. طلا فلزی بسیار نرم و چکش‏خوار بوده و دارای عدد سختی Kg/mm²  95 -40 در مقیاس ویکرز می‏باشد. نقطه ذوب و جوش آن به ترتیب C^°1064 و  C^° 2808 بوده و رسانایی الکتریکی و گرمایی فوق‏العاده زیادی دارد[5].
طلا نجیب‌ترین فلز موجود در جهان است. از زمان باستان، این فلز به عنوان شاه فلزات شناخته شده است. این فلز به خاطر ، شفافیت بالا، نرمی و پایداری در هوا، نسبت به سایر فلزات از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه نیز این فلز به خاطر کمیاب بودن آن از ارزش بالایی برخوردار می­باشد. جلای فلزی و همچنین خواص هدایتی بالایی دارد که منجر به استفاده از آن درصنایع جدید در دهه‌ های اخیر شده است. از آنجایی كه طلای خالص بسیار نرم است آن را با فلزات دیگر به صورت آلیاژ در می‌آورند. استفاده از طلا در جواهرسازی، ضرب مسكوكات و علوم و فنون مختلف دامنه روزافزونی پیدا كرده است. بیشتر طلاهایی كه تا كنون در سراسر دنیا استخراج گردیده در خزانه‌های دولتی و بانک‌های بزرگ به منظور موازنه پرداخته‌ای تجاری با كشورهای خارجی نگهداری می‌شود[18].
طلا فلزی است که در طبیعت به صورت آزاد یافت می‌شود و تنها ترکیبات طلا که در طبیعت وجود دارند تلوریدها و استیبنیت‌ها (AuSb₂ و AuTe₂) هستند. فلز طلا معمولاً به همراه کوارتز و پیریت  و به صورت رگه‌های رسوبی و پلاسری یافت می‌شوند. طلا تنها فلزی است که در هوا و آب به وسیله اکسیژن و یا گوگرد اکسید نمی‌شود.
ذخایر طلا می‌توانند پلاسری باشند که در این صورت طلا بدون نیاز به خردایش و توسط جداکننده‌های ثقلی و با توجه به وزن مخصوص بالای آن قابل‌استخراج است. در صورتی که کانی‌های در برگیرنده طلا به صورت اکسیدی باشند با چند مرحله خردایش و عملیات لیچینگ طلا قابل بازیابی می‌گردد. روش سیانوراسیون بیش از یک قرن به عنوان بهترین روش برای انحلال طلا به‌کار گرفته شده است. علیرغم مزایای بسیار زیاد این روش، با توجه به مشکلات زیست‌محیطی آن، امروزه تحقیقات زیادی بر روی یافتن جایگزینی برای این روش انجام می‌گیرد[8].
هر کدام از این روش­های فوق مشکلات خاص مربوط به خود را داشته و لذا در صنعت به طور کامل مورد پذیرش واقع نشده ­اند. از جمله مشکلاتی که این روش­ها با آن روبرو هستند می­توان به هزینه بالای این روش­ها و نیز محدود بودن کاربرد آن‌ ها به چند نوع کانه خاص اشاره کرد.
با توجه به زیان­های زیست محیطی سیانور و هزینه­ آن، در این پروژه، میزان سیانور و عوامل موثر بر آن برای برای رسیدن به بازیابی حداکثر بهینه شد.
نمونه مورد استفاده در این تحقیق کنسانتره اکسیدی سرب و روی شرکت دل آسا واقع در شهرستان سراب (آذربایجان شرقی) می‌باشد؛ که جهت بهینه‌سازی پارامترهای عملیاتی لیچینگ طلا از این کنسانتره جهت رسیدن به بالاترین بازیابی طلا استفاده شد.
2-1- شیمی انحلال طلا
انحلال طلا در محلول‌های آبی ترکیبی از فرایندهای اُکسایش و کمپلکس سازی است. در حضور لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس، کاتیون‌های طلای یک و سه ظرفیتی تشکیل کمپلکس‌های پایدار می‌دهند و یا به وسیله آب به طلای فلزی احیاء می‌شوند [4].
همچنین اغلب لازم است که برای تنظیم pH،  مقداری که برای انحلال طلا مورد نیاز است از اسید یا باز استفاده شود .از دیدگاه الکتروشیمی، انحلال مواد فلزی جامد، یک فرایند الکتروشیمیایی است که شامل واکنش‌های آندی (اکسیدکننده

) و کاتدی (کاهنده) به صورت جداگانه می‌باشند[9]. برای انحلال طلا در واکنش‌های آبی، فرایند آندی، شامل اُکسایش طلا بر طبق واکنش‌های (2-1) و (2-2) است:

                                E⁰ 489/1=                                           (2‑2)
‏0 E⁰پتانسیل احیاء استاندارد با واحد ولت می‌باشد. فرایند کاتدی که به طور همزمان با واکنش‌های بالا اتفاق می‌افتد شامل احیاء یک اکسیدکننده مناسب است. همان طور که از پتانسیل احیاء معادلات (2-1) و (2-2) مشاهده می‌شود در غیاب لیگاندهای کمپلکس کننده، یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا از لحاظ ترمودینامیکی تحت تمامی شرایط پتانسیلی و pH ناپایدار هستند.
در این پتانسیل‌های بالا، هر دوی یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا با اُکسایش آب به اکسیژن، طی واکنش  (2-3) به طور خودبه خودی  به فلز طلا احیاء می‌شوند.

 (2‑3)

این بدین معنی است که طلا نمی‌تواند در محلول‌های آبی در غیاب لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس اکسید شود. هر چند که پایداری یون‌های طلا می‌تواند در حضور لیگاندهای مناسب نظیر یون‌های سیانید، کلرید و تیوسولفات، با تشکیل کمپلکس‌های پایدار افزایش یابد.

 (2‑4)

‏0(2‑5)
که در آن L یک لیگاند تشکیل‌دهنده کمپلکس است. ثابت‌های پایداری، β₂ و  β₄ برای Au⁺ و Au³⁺ می‌توانند به صورت معادلات زیر باشند.
انحلال طلا در محلول‌های آبی ترکیبی از فرایندهای اُکسایش و کمپلکس سازی است. در حضور لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس، کاتیون‌های طلای یک و سه ظرفیتی تشکیل کمپلکس‌های پایدار می‌دهند و یا به وسیله آب به طلای فلزی احیاء می‌شوند [4].
همچنین اغلب لازم است که برای تنظیم pH،  مقداری که برای انحلال طلا مورد نیاز است از اسید یا باز استفاده شود .از دیدگاه الکتروشیمی، انحلال مواد فلزی جامد، یک فرایند الکتروشیمیایی است که شامل واکنش‌های آندی (اکسیدکننده)  و کاتدی  (کاهنده) به صورت جداگانه می‌باشند[9]. برای انحلال طلا در واکنش‌های آبی، فرایند آندی، شامل اُکسایش طلا بر طبق واکنش‌های (2-1) و (2-2) است:

(2‑6)                                                                 v 691/1=E⁰

‏0(2‑7)
  E⁰پتانسیل احیاء استاندارد با واحد ولت می‌باشد.  فرایند کاتدی که به طور همزمان با واکنش‌های بالا اتفاق می‌افتد شامل احیاء یک اکسیدکننده مناسب است. همان طور که از پتانسیل احیاء معادلات (2-1) و (2-2) مشاهده می‌شود در غیاب لیگاندهای کمپلکس کننده، یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا از لحاظ ترمودینامیکی تحت تمامی شرایط پتانسیلی و pH ناپایدار هستند.
در این پتانسیل‌های بالا، هر دوی یون‌های یک و سه ظرفیتی طلا با اُکسایش آب به اکسیژن، طی واکنش  (2-3) به طور خودبه­خودی  به فلز طلا احیاء می‌شوند.

‏0(2‑8)
این بدین معنی است که طلا نمی‌تواند در محلول‌های آبی در غیاب لیگاندهای تشکیل‌دهنده کمپلکس اکسید شود. هر چند که پایداری یون‌های طلا می‌تواند در حضور لیگاندهای مناسب نظیر یون‌های سیانید، کلرید و تیوسولفات، با تشکیل کمپلکس‌های پایدار افزایش یابد.

 (2‑9) 

‏0(2‑10)
که در آن L یک لیگاند تشکیل‌دهنده کمپلکس است. ثابت‌های پایداری، β₂ و  β₄ برای Au⁺ و Au³⁺ می‌توانند به صورت معادلات زیر باشند.

‏0(2‑11)

‏0(2‑12)
با ترکیب معادلات (2-1) و (2-4)، معادله (2-8) به دست می‌آید. پتانسیل احیاء استاندارد در دمای 25 درجه سانتی‌گراد به وسیله‌ی معادله (2-9) بر طبق معادله نرنست به صورت زیر است.

 (2‑13)

‏0(2‑14)
که در آن n تعداد  الکترون‌های درگیر در واکنش (در این‌جا برابر 1) است. به طور مشابه، معادله‌های (2-10) و (2-11) می‌تواند به دست بیایند (3 = n):

تعداد زیادی از لیگاندها وجود دارند که کمپلکس‌های طلای یک و سه ظرفیتی با محدوده پایداری وسیعی را تشکیل می‌دهند. بعضی از این کمپلکس ها در جدول (2-1) آمده‌اند. در این جدول ثابت‌های پایداری و پتانسیل‌های احیاء استاندارد واکنش‌های مربوط نیز ارائه شده است. به طور کلی دو قانون عمومی در این

در این فصل ابتدا به بررسی زاویه بهینه و بیشینه انرژی دریافتی در کلکتورهای خورشیدی و پانل های فتوو لتاییک می پردازیم و در ادامه زاویه هلیواستات ها در نیروگاه خورشیدی را مورد بررسی قرار می دهیم.
2-2 مباحث لازم از انرژی خورشیدی
در شکل 2-1 نمایی کلی از یک کلکتور خورشیدی قابل مشاهده می باشد. همان گونه که در شکل مشاهده می شود جهت و موقعیت هر صفحه در هر لحظه توسط دو زاویه شیب و سمت الرأس مشخص می شود که به ترتیب عبارتند از:

• زاویه شیب (Slope angle ) : عبارت است از زاویه بین صفحه مورد نظر و سطح افق.    ( به این معنی است که سطح صفحه مورد نظر رو به پایین است).

• زاویه سمت الراس صفحه (Surface azimuth angle) : اگر راستای عمود بر سطح صفحه مورد نظر را بر صفحه افق تصویر کنیم، راستای این تصویر با راستای نصف النهار محلی زاویه ای می سازد که همان زاویه سمت صفحه می باشد. اگر راستای تصویر در امتداد شمال به جنوب باشد، صفرخواهد بود. شرق منفی و غرب مثبت در نظر گرفته می شود.

زوایای مشخص کننده موقعیت خورشید نسبت به محل مورد نظر  ،  و  می باشند که به تریب عبارتند از:

• زاویه سمت الرأس خورشید (Zenith angle) : راستایی که مکان مورد نظر را به خورشید متصل می کند، با راستای قائم زاویه ای می سازد که همان زاویه سمت الرأس خورشید است.

• زاویه ارتفاع خورشید (Solar altitude angle) : زاویه ای است که خط واصل خورشید و مکان مورد نظر با افق می سازد. در واقع زاویه ارتفاع خورشید متمم زاویه سمت الرأس است.

• زاویه سمت خورشید (Solar azimuth angle) : زاویه ای است که تصویر راستای تابش خورشید بر سطح افق، با راستای شمال به جنوب می سازد. علامت مانند  مشخص می شود.

شکل 2-2 زوایای معرفی شده را نشان می دهد.

زوایای اصلی ،  و  که با بهره گرفتن از آن ها می توان جهت تابش خورشید را محاسبه کرد به ترتیب عبارتند از:

• زاویه عرض خغرافیایی (Latitude angle) : اگر مرکز زمین را به مکان مورد نظر روی سطح زمین متصل کنیم، خط واصل با صفحه استوا زاویه ای می سازد که همان عرض جغرافیایی می باشد که در نیم کره شمالی مثبت و در نیم کره جنوبی منفی در نظر گرفته می شود.

• زاویه ساعت (Hour angle) : خط واصل مرکز زمین و مرکز خورشید و نیز خط متصل کننده مرکز زمین به مکان مورد نظر روی سطح زمین را در نظر می گیریم. زاویه ساعت عبارت است از زاویه بین تصویر این دو خط در صفحه استوا. ازنظر علامت در صبح منفی و در بعد از ظهر مثبت در نظر گرفته می شود. زاویه ساعت به دلیل چرخش زمین حول محور خود، در هر ساعت  تغییر می کند.

• زاویه میل (Declination angle) : خطی که مرکز زمین و خورشید را به هم متصل می کند، با تصویرش در صفحه استوا زاویه ای می سازد که همان زاویه میل می باشد که از رابطه زیر محاسبه می شود:

در این رابطه شماره روز میلادی است. شکل 2-3 زوایای  ،  و  را نشان می دهد.

2-3 محاسبه شدت تشعشع کل دریافتی روی یک سطح

هدف اصلی از این فصل تشریح کامل صورت مسئله به همراه فرضیات لازم است. سپس به نحوة استخراج معادلات حاکم به همراه شرایط مرزی لازم به منظور حل عددی پرداخته شده است، بدین ترتیب که با بر خواص جریان آشفته در مقایسه با جریان آرام و با بررسی چند مدل، مدل انتخابی بکار رفته در این تحقیق ارائه می­ شود. در نهایت با معرفی پارامترهای بی‌بعد، شکل بدون بعد معادلات به همراه شرایط مرزی بدست می‌آیند.
2-2 هندسه مسئله
همانطور که قبلاً نیز اشاره شد هندسه مسئلة معیار[3] به صورت یک کانال دوبعدی به همراه پله پسرونده می‌باشد که در شکل 2-1 به خوبی نمایش داده شده است. ارتفاع پله (h) و ارتفاع کانال در پایین دست جریان (H) به ترتیب 0.038 m و 0.19 m می‌باشند، به گونه‌ای که در این مسئله نسبت انبساط[4]، (ER=H/(H-h برابر 1.25 درنظر گرفته شده است. همچنین ارتفاع پله به عنوان طول مشخصه در محاسبات در نظر گرفته می­ شود. طول کانال قبل از پله برابر با 0.076 m و بعد از پله برابر با 0.76 m درنظرگرفته شده است، که معادل  در حوزه محاسباتی است. همانطور که از شکل پیداست، مبدأ مختصات در گوشه پایینی پله قرار دارد و معمولاً بررسی رفتار حرارتی و سیالاتی جریان بعد از پله مورد نظر بوده است.

خواص هوا در مسئلة معیار جهت اعتبارسنجی در دمای ورودی  ارزیابی شده است، بطوریکه چگالی  برابر با ، ویسکوزیته مولکولی  برابر با ، گرمای ویژه  برابر با  و عدد پرانتل  برابر با  می­باشد. همچنین عدد رینولدز برابر با  بوده، که بر مبنای سرعت مرکز لوله  و ارتفاع پله بدست آمده است.
2-3 بر خواص جریان آشفته در مقایسه با جریان آرام
یک جریان آشفته، به واسطة ادیهای موجود در ساختار خود از یک جریان آرام تمیز داده می­ شود. ادیهای موجود در جریان آشفته باعث ایجاد نوسان[5] در میدان سرعت و دما می­شوند. شایان ذکر است که این ادیها بواسطة حرکات اتفاقی و نامنظم ذرات در یک جریان آشفته و وجود اغتشاشات که باعث یک سری جریانات جانبی در امتداد عمود بر راستای جریان اصلی می­ شود، بوجود می­آیند. اندازة ساختارهای موجود در جریان آشفته مانند ادیها، می ­تواند از مقادیر نزدیک به مقیاس مولکولی تا بزرگترین طول مقیاس­های جریان باشد.
اغتشاشات دینامیکی[6] که ذات جریان آشفته می­باشد، می ­تواند باعث اختلاط و نیز تبادل شدید مومنتوم و حرارت گردد. از همینرو جریان آشفته، جریانی به شدت اضمحلالی[7]، با ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت بالا در مقایسه با جریان آرام محسوب می­ شود. هر چه میزان اغتشاشات در مقیاس بزرگتری رخ دهد، اندازة تبادل مومنتوم و حرارت بزرگتر خواهد بود. بنابراین (با درنظرگرفتن افت فشار افزایش یافته در جریان آشفته)، در مسائل درگیر با انتقال حرارت، آشفته نمودن جریان به هر وسیله ممکن همواره مدنظر مهندسین می­باشد.
پروفیل سرعت جریان آشفته نسبت به جریان آرام، تخت­تر می­باشد، در نتیجه گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره و تنش برشی ناشی از آن در جریان آشفته بیش از جریان آرام می­باشد. بواسطة کوپل بودن توزیع سرعت و دما با یکدیگر، افزایش گرادیان سرعت در نزدیکی دیواره باعث افزایش انتقال حرارت از دیواره نیز می­گردد.
همانطور که اشاره شد جریان آشفته شامل ادیهای پیچیده و در اندازه­ های مختلف می­باشد. برای حل کاملاً دقیق یک میدان جریان آشفته با استفادة مستقیم از معادلات بقا، بطوریکه جزئی­ترین پدیده ­ها نیز مدنظر

با اختراع لیزر در نیمه دوم قرن بیستم دریچه جدیدی به روی دانشمندان فیزیک اتمی ومولکولی باز شد. بعلاوه این فناوری و کاربردهای ان مورد توجه بسیاری از مهندسین در دنیا قرار گرفته است. تئوری های لازم جهت در ک مفاهیم های فیزیک لیزر قبل از اختراع لیزر درسال 1960 ارائه گردیده بود از ان زمان لیزر با سرعت به طور وسیعی در زمینه کاربرد های جالب فیزیک کوانتومی تا به عنوان یک ابزار مفید مهندسی مورد استفاده قرار گرفته است[59, 60].
پژوهش های کاربردی بسیار جدیدی در زمینه های بر هم کنش لیزر با پلاسما طراحی لیزر های با پالسهای بسیار کوتاه و توان های بسیار زیاد و ساخت لیزرهای با طول موج کوتاه به خصوص در دو دهه گذشته توسط فیزیکدانان و محققین سراسر دنیا صورت گرفته است در این پژوهش ها تلاش های زیادی به منظور کوچک نمودن حجم سیستم های لیزری مورد نیاز جهت تولید پلاسما و تابش های X-Ray به عمل امده است بیشتر این سیستم های جدید در حال حاضر در ازمایشگاه های ملی کشور ها مورد استفاده قرار می گیرند که اینده روشنی را نوید می دهند. در این فصل همانگونه که مشاهده خواهید کرد در ابتدا به اصول مبانی و طرز کار لیزر پرداخته شده است. در ادامه انواع لیزر مورد بررسی قرار گرفته است و در پایان کاربرد لیزر در صنایع مختلف شرح داده شده است[57, 62, 84].

• ماهیت نور

واژه لیزر به معنای تقویت نور به وسیله گسیل القایی تابش می باشد. بنابراین پی بردن به چگونگی عمل لیزر ویژگی های تابش لیزرها و کاربردهایش منوط به اگاهی بیشتر از نظریه های حاضر در مورد ماهیت نور است [68, 74, 83]. انیشتین در سال 1905 به سادگی اثر فوتوالکتریک را توضیح دادبدین ترتیب که نور برخورد کننده به سطح فلز را متشکل از بسته های کوچک انرژی با ذراتی به نام فوتون نامید. او گفت انرژی هر متناسب است با فرکانس آن یعنی E = H.N که H ثابت پلانک و N فرکانس نور است. فوتون برخورد کننده می تواند انرژی خود را به یک الکترون بدهد و به طوری که بر نیروی نگهدارنده ان در سطح فلز غلبه کرده و ان را از فلز جدا سازد[80].

• گسیل خود به خودی گسیل القایی و جذب

در لیزر از سه پدیده اساسی که نتیجه بر هم کنش موج الکترومغناطیس ( EM ) با ماده اند استفاده می شود یعنی فرایند های گسیل خود به خود گسیل القایی و جذب[79, 81].

• گسیل خود به خود

در یک اتم مفروض دو تراز 1و2 با انرژی های E₁ و E₂ را در نظر گرفته می شود (  E₂ < E₁) در بحث فعلی این این دو تراز ممکن است دو تراز منتخب از ترازهای بیشمار ان اتم باشد اکنون فرض می کنیم که اتمی (یا مولکولی) از ماده ابتدا در تراز 2 باشد از انجا که E₂ < E₁ اتم به فرو افتادن به تراز 1 گرایش پیدا می کند. بنابراین اختلاف انرژی  E₂ = E₁باید ازاد شود وقتی این اختلاف انرژی به صورت موج الکترومغناطیسی گسیل شود به ان گسیل خود به خود یا تابشی می گویند[62, 69, 78] .

انرژی داخلیE:

فرکانس (بسامد) موج: N
بنابراین گسیل خود به خود با گسیل فوتونی به انرژی  وقتی که اتم از تراز 2 به تراز 1 فرو می افتد مسخص می شود.

• گسیل القایی

اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز دو قرار گرفته باشد و موجی الکترومغناطیسی با فرکانس N که از رابطه (5-2) به دست می اید (یعنی فرکانس موج فرودی برابر با فرکانس گسیل خود به خود است). نظر به اینکه این موج دارای همان فرکانس اتمی است احتمال معینی وجود دارد که این موج اتم را به گذار  وا دارد. در این مورد اختلاف انرژی  ازاد شده به صور موج الکترومغناطیسی به موج فرودی افزوده می شود این پدیده گسیل القایی است. در مورد گسیل القایی چون این فرایند با اعمال موج الکترومغناطیسی فرودی صورت می گیرد گسیل هر اتم به صورت هم فاز به موج فرودی افزوده می شود. علاوه بر این موج فرودی هم موج گسیل شده را تعیین می کند[61, 64, 67].
لیزرهای حرارتی متعددی در صنعت حفاری معادن و مخازن نفتی مورد استفاده قرار گرفته اند. این لیزرها دارای ویژگی توان اعمالی بسیار بالا به نمونه های مواد روبروی خویش دارند. تمامی لیزرهای پرتوان استفاده شده تا کنون در عرصه حفاری مخازن نفت و گاز به شرح ذیل می باشند[63].

• جذب

اکنون فرض می کنیم که اتم در ابتدا در تراز 1 قرار گرفته باشد اگر این تراز تراز پایه باشد اتم در این تراز باقی خواهد ماند مگر انکه نیرویی خارجی به ان اعمال شود اکنون فرض می کنیم که موجی الکترومغناطیسی با فرکانسN  که باز هم از رابطه (1.1) به دست می اید به ماده برخورد کند در این صورت احتمال معینی وجود خواهد داشت که اتم به تراز 2 برود. اختلاف انرژی مورد احتیاج اتم برای این گذار از انرژی موج الکترومغناطیسی فرودی تامیین می شود. [65]

• انواع لیزرهای پرکاربرد حرارتی در صنعت حفاری

لیزر هیدروژنی
لیزر هیدروژن فلوراید ویا لیزر دوتریم فلوراید  که عملکرد آنها در طول موج بین l=2/6-  mM 4/2 می باشد. این لیزر اولین لیزر در کلاس مگاوات بود و لیزری با موج پیوسته  کهدر خارج از شوری ساخته شده بود. از این لیزر برای تاسیسات  و کارهای نظامی استفاده می شود که ازآن در حفاری مورد استفاده قرار می گرفت که در این عملیاتپرتو های  تابنده شده نشان داد که سرعت حفاری یا سرعت نفوذ لیزر در سنگ بیشتر از 100برابر سرعت حفاری با روش های معمولی  حفاری می باشد[71] .
شکل 1. 2 . لیزر هیدروژن فلوراید[71]
  لیزر اکسیژنی
این تحقیق و پژوهش در سال 1977 توسط نیروی هوایی ایالت متحده امریکا در آزمایشگاه مکزیکو اختراع و انجام گردید .از این لیزر برای مقابله و دفاع هواپیماها در نبردهای هوایی طراحی شد چنانکه زا آن به عنوان لیزر هوابرد که قابلیت ردیابی سلاح های تاکتیکی و نابود کنندگی موشک را داشت یاد می کند . این لیزر در طول موج     mM  l=1/315عملکرد دارد. این لیزر در حالت CW یادر حالت موج پیوسته کار می کند که در ابتدا فقط برای کارهای نظامی به کار برده می شد ولی بعد از مدتی برای مصارف صنعتی  نیز اجازه استفاده داده شد. محدوده قدرت  این لیزر در حدود 31 مایل یا 50 کیلومتر  می باشد که ازآن در بوئینگ 474 برای ردیابی از آن استفادهشد. در صورتی که از آن برای حفاری استفاده شود بسیاری از مسائل  کنترل و  ردیابی  و تکمیل مجدد و مشکلات حفاری را نخواهیم  داشت[70].
  لیزر کربن دی اکسید   
این لیزر عملکرد آن در طول موج l=10/6mM ودر حالت های پیوسته و پالسی می تواند باشد. قدرت متوسط آن تا بالای  1مگاوات می تواند باشد . هنگامی که در حالت پالسی استفاده  شود طول پالس می تواند تغییر کند و دائما متفاوت  باشد یعنی بین 1تا 30ثانیه مزیت مهم لیزر  در دوام و قابلیت اطمینان  آن است. می تواند انرژی خود را به صورت  مادون قرمز با توان ارسال  بیشتر منتشر کند. یکی از مشکلات آن می توان به دلیل طول موج بالای این لیزر اشاره کرد که در انتقال آن از طریق فیبر نوری قدرت  آن به شدت کم خواهد شد.
شکل 2. 2 . لیزر کربن دی اکسید[69]
لیزر کربن مونو اکسید
عملکرد آن  در طول موج    mM 6-5  =   l می باشد ودر هردو حالت پیوسته و پالسی می تواند  از خود عملکرد نشان دهد . متوسط قدرت دست یافتنی 200 کیلو وات و طول پالس می تواند متفاوت بین 1و 1000 ثانیه  باشد . اولین عملکرد  آن  در دو حالت پیوسته و پالسی در طول موج  l=2/5-4/0mM بوده است. بدست آوردن کمترین طول موج درهنگام کار بسیار مهم است چون تاثیر توزیع سطح به وسیله پلاسمای لیزر و طول موج تسعسع لیزر کاهش خواهد یافت[73].
شکل 3. 2 .  لیزر کربن مونو اکسید[73]
لیزر الکترون آزاد
لیزر الکترون آزاد عملکرد آن با الکترون هایی با انرژی بالا است که فاقد سطوح انرژی گسسته نیز باشند که در نتیجه آن اجازه می دهد در هر طول موجی در حاتموج پیوسته تنظیم شود که توانایی طول موج تابش لیزر می تواند اجازه بهبود سازی برای تاثیرات مختلفی همچون بازتاب – پراکندگی –جذب – تابش جسم سیاه و گزینش پلاسما را بدهد .دانشمندان انتظار دارند که این لیزر در آینده به لیزر با قدرت تبدیل