Font Size

SCREEN

Layout

Menu Style

INFOFIZ

Поиск по сайту

Суббота, 25 Май 2013 10:17

Принцип действия и использование лазера

Оцените материал
(11 голосов)

   Лазер - квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапазоне спектра (источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), основанный на вынужденном излучении атомов и молекул.

Слово "лазер" составлено из начальных букв слов английской фразы "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", что означает "усиление света в результате вынужденного излучения".

    В 1917 г. А. Эйнштейн предсказал возможность перехода атома с высшего энергетического состояния в низшее под влиянием внешнего воздействия. Такое излучение называется вынужденным излучением и лежит в основе работы лазеров.

   Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:
   1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад).
   2. Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью.
   3. Лазеры являются самыми мощными источниками света.

   Действие лазера основано на вынужденном излучении средой фотонов под действием внешнего электромагнитного поля.

   Принцип   действия   лазера  сложен. Согласно планетарной модели строения атома, предложенной английским физиком Э. Резерфордом, в атомах различных веществ электроны движутся вокруг ядра по определенным энергетическим орбитам. Каждой орбите соответствует определенное значение энергии электрона. В обычном, невозбужденном, состоянии электроны атома занимают более низкие энергетические уровни. Они способны только поглощать падающее на них излучение.

   В результате взаимодействия с излучением атом приобретает дополнительное количество энергии, и тогда один или несколько его электронов переходят на отдаленные от ядра орбиты, то есть на более высокие энергетические уровни. В таких случаях говорят, что атом перешел в возбужденное состояние. Поглощение энергии происходит строго определенными порциями - квантами.

   Избыточное количество энергии, полученное атомом, не может в нем оставаться бесконечно долго - атом стремится избавиться от излишка энергии. Возбужденный атом при определенных условиях будет отдавать полученную энергию так же строго определенными порциями, в процессе излучения его электроны возвращаются на прежние энергетические уровни. При этом образуются кванты света (фотоны), энергия которых равна разности энергии двух уровней. Происходит самопроизвольное, или спонтанное излучение энергии.

   Возбужденные атомы способны излучать не только сами по себе, но и под действием падающего на них излучения, при этом излученный квант и квант, «породивший» его, похожи друг на друга. В результате индуцированное (вызванное) излучение имеет ту же длину волны, что и вызвавшая его волна. Вероятность индуцированного излучения будет нарастать при увеличении количества электронов, перешедших на верхние энергетические уровни.

   Существуют так называемые инверсные системы атомов, где происходит накопление электронов преимущественно на более высоких энергетических уровнях. В них процессы излучения квантов преобладают над процессами поглощения. Инверсные системы используются при создании оптических квантовых генераторов - лазеров. Подобную активную среду помещают в оптический резонатор, состоящий из двух параллельных высококачественных зеркал, размещенных по обе стороны от активной среды. Кванты излучения, попавшие в эту среду, многократно отражаясь от зеркал бесчисленное количество раз пересекают активную среду. При этом каждый квант вызывает появление одного или нескольких таких же квантов за счет излучения атомов, находящихся на более высоких уровнях.

   В любом лазере есть три основные части:
  1) Активная рабочая среда
  2) Система накачки 
  3) Устройство для усиления излучаемого света — оптический резонатор.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

  • Военное дело (лазерная локация, лазерные системы слежения, наведения и т.д.)
  • Медицина (хирургия, офтальмология, терапия)
  • Связь
  • Информационные технологии
  • Искусство (зрелищные шоу)
  • Голография
  • Лазерная сварка, пайка и резка металлов
  • Лазерный термоядерный синтез
  • Лазерный катализ

   С помощью лазера научились получать объемные изображения предметов, используя когерентность лазерного луча голографические изображения предметов - голография.

Принцип создания голограмм

Образцы лазерных голограмм

   Значительный эффект получен и при использовании лазеров в медицине.

   Лазеры применяются в стоматологии, нейрохирургии, при операциях на сердце и диагностике заболеваний. Ультрафиолетовые лазеры применяют для раннего обнаружения раковых опухолей.

   Был создан лазерный скальпель.

   Возникла лазерная микрохирургия глаза. С помощью луча лазера можно проводить хирургические операции: например, «приваривать» отслоившуюся от глазного дна сетчатку.

   Очень перспективно применение лазерного луча для связи, особенно в космическом пространстве.Лазеры позволили создать светолокатор, с помощью которого расстояние до предметов измеряется с точностью до нескольких миллиметров.

   В последнее время получила распространение еще одна важная область применения лазеров – лазерная технология, с помощью которой обеспечивается резка, сварка, легирование, скрайбирование металлов и обработка интегральных микросхем. Лазеры используются для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т.п.

   Огромная мощность лазерного луча используется для испарения материалов в вакууме, для сварки и т. д.

   В последние годы в одной из важнейших областей микроэлектроники - фотолитографии, без применения которой практически невозможно изготовление сверхминиатюрных печатных плат, интегральных схем и других элементов микроэлектронной техники, обычные источники света заменяются на лазерные. Лазеры применяются для записи и хранения информации (лазерные диски).

   Перспективно использование мощных лазерных лучей для осуществления управляемой термоядерной реакции.

   Возбуждая лазерным излучением атомы или молекулы, можно вызвать между ними химические реакции, которые в обычных условиях не идут.

Прочитано 21832 раз Последнее изменение Суббота, 25 Май 2013 11:07

Теги

UGrokit web WWW Опыты Фарадея Правило Ленца Тим БернерсЛи Циклическая частота Эйнштейн Электростатика Явление электромагнитной индукции амплитуда астрономия атмосфера волна вопросы гаджеты гидростатика гидроэлектростанции диапазон радиоволн динамика дифракция жесткость закон Архимеда закон Фарадея законы Кеплера из жизни физиков изображение в линзе интерференция кинематика кинетическая энергия книги колебания компьютерная мышь космическая скорость линза магнетизм магнитное поле магнитные явления маятник молекулярная физика мощность мощность тока музыка нанотехнологии насыщенный пар неравномерное движение облака образование капель оптика отражение света параллельное соединение переменный ток период последовательное соединение почему почитать правило левой руки преломление света природа причина стресса психология работа работа тока равноускоренное движение радиоволна радиоволны разгрузка распространение радиоволн релаксация самоиндукция сила Ампера сила Архимеда сила Лоренца сила тока сила упругости скорость солнечная система солнце средняя скорость статика стресс термодинамика уравнение гармонических колебаний ускорение фаза физика звука физика и музыка формулы по физике фотография частота шнобелевская премия электрический ток электрическое поле электродинамика электролиз электромагнитная волна электромагнитная индукция энергетика энергия юмор

Все права защищены

   Все материалы взяты из открытых источников и представлены исключительно в ознакомительных целях, только на локальном компьютере. 
   Все права на статьи, книги, видео и аудио материалы принадлежат их авторам или правообладателям и издательствам и отмечены соответствующими ссылками на первоисточники. Любое распространение и/или коммерческое использование без разрешения законных правообладателей не разрешается. 
   Если Вы являетесь автором материалов или обладателем авторских прав, и Вы возражаете против его использования на моем интернет-ресурсе - пожалуйста, свяжитесь со мной. Информация будет удалена в максимально короткие сроки.
   Спасибо тем авторам и правообладателям, которые согласны на размещение своих материалов на моем сайте! Вы вносите неоценимый вклад в обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения.

Правообладателям

Об авторе   Контакты

Статистика

Яндекс.Метрика

 

 

 

​ 

Сейчас на сайте

Сейчас 125 гостей и ни одного зарегистрированного пользователя на сайте