Лазеры

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

"Табулгинская средняя общеобразовательная школа имени П.Д.Слюсарева"

Реферат

Лазеры

Выполнила:

ученица 11 класса

Булатова Яна

                           Содержание

Введение…………………………………………………………………………...…3

Понятие лазера…………………………………………………………………….4

Свойства и принцип действия лазеров……………………….…......5

Виды лазеров………………………………………………………………………..6

Заключение……………………………………………………………………………7

Литература…………………………………………………………………………….8

Введение

Одним из самых замечательных достижений физики второй половины двадцатого века было открытие физических явлений, послуживших основой для создания удивительного прибора - оптического квантового генератора, или лазера.

В настоящее время слово «лазер» стало общеупотребительным. Ведь это устройство используется во всех сферах деятельности человека: промышленности, науке, медицине и т.п. Но не каждый знает что это такое. На самом деле описание лазера заключено в его названии. Слово «лазер» составлено из первых букв английской фразы, означающей: «усиление света при помощи вынужденного излучения». Он может вылечить надвигающуюся слепоту и на лету поразить вражеский самолёт, мгновенно просверлить отверстие в алмазе и раскроить тончайшую шелковую ткань. Он безболезненно заменяет сверло в стоматологическом кабинете, создаёт голографические эффекты, рассекает человеческую плоть без пролития крови и многое-многое другое.

                                    Понятие лазера

На вопрос о том, что такое лазер, академик Н. Г. Басов отвечал так: «Лазер — это устройство, в котором энергия, например тепловая, химическая, электрическая, преобразуется в энергию электромагнитного поля — лазерный луч. При таком преобразовании часть энергии неизбежно теряется, но важно то, что полученная в результате лазерная энергия обладает более высоким качеством. Качество лазерной энергии определяется ее высокой концентрацией и возможностью передачи на значительное расстояние. Лазерный луч можно сфокусировать в крохотное пятнышко диаметром порядка длины световой волны и получить плотность энергии, превышающую уже на сегодняшний день плотность энергии ядерного взрыва. С помощью лазерного излучения уже удалось достичь самых высоких значений температуры, давления, индукции магнитного поля. Наконец, лазерный луч является самым емким носителем информации и в этой роли — принципиально новым средством ее передачи и обработки».

Свойства лазерного излучения

1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10^-5 рад). На Луне такой пучок, испущенный с Земли, дает пятно диаметром 3 км.

2. Свет лазера обладает исклю­чительной  монохроматичностью.

3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В уз­ком интервале спектра кратковре­менно у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 10¹⁷ Вт/см², в то время как мощ­ность излучения Солнца равна толь­ко 7·10³ Вт/см², причем суммарно по всему спектру.

Принцип действия лазеров

       В обычных условиях большинство атомов находится в низшем энергетическом состоянии. Поэтому при низких температурах вещества не светятся.

     При прохождении электромагнитной волны сквозь вещество её энергия поглощается. За счёт поглощённой энергии волны часть атомов возбуждается. При этом от светового пучка отнимается энергия равная разности энергий между уровнями 2 и 1.

     На рисунке, схематически представлены невозбуждённый атом и электромагнитная волна в виде отрезка синусоиды. Электрон находится на нижнем уровне. На другом же рисунке изображён возбуждённый атом, поглотивший энергию. Возбуждённый атом может отдать свою энергию соседним атомам при столкновении или испустить фотон в любом направлении.

                                 2                                                         2

                                 1                                                          1

        Теперь представим , что каким-либо способом мы возбудили большую часть атомов среды. Тогда при прохождении через вещество электромагнитной волны, она будет не ослабляться, а, напротив, усиливаться за счёт индуцированного излучения. Под её воздействием атомы согласованно переходят в низшие энергетические со­стояния, излучая волны, совпадаю­щие по частоте и фазе с падающей волной. На рисунке , показаны возбужденный атом и волна, а на другом же рисунке, схематически показано, что атом перешел в основное состоя­ние, а волна усилилась.

                                        2                                                            2

                                        1                                                            1

Виды лазеров

1)Твердотельные лазеры -на люминесцирующих твёрдых средах (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe

2) Полупроводниковые лазеры- формально также являются твердотельными, но традиционно выделяются в отдельную группу, поскольку имеют иной механизм накачки.

3)Полупроводниковые лазеры - наиболее употребительный в быту вид лазеров. Кроме этого применяются в спектроскопии, в системах накачки других лазеров, а также в медицине.

4)Лазеры на красителях- тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор флюоресцирующих с образованием широких спектров органических красителей. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного синглетных электронных состояний.

5)Газовые лазеры - лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах.

6)Газодинамические лазеры - газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём адиабатического расширения движущейся с высокой скоростью газовой смеси .

7)Эксимерные лазеры --разновидность газовых лазеров, работающих на энергетических переходах эксимерных молекул , способных существовать лишь некоторое время в возбуждённом состоянии.

8) Химические лазеры - разновидность лазеров, источником энергии для которых служат химические реакции между компонентами рабочей среды (смеси газов).

9)Лазеры на свободных электронах - лазеры, активной средой которых является поток свободных электронов, колеблющихся во внешнем электромагнитном поле (за счёт чего осуществляется излучение) и распространяющихся с релятивистской скоростью в направлении излучения. являются, по сути, классическими приборами и описываются законами классической электродинамики.

10)Волоконный лазер- лазер, резонатор которого построен на базе оптического волокна, внутри которого полностью или частично генерируется излучение.

                                             Заключение

За последние несколько лет в России и за рубе­жом были проведены обширные исследования в области квантовой электроники, созданы разнообразные лазеры, а также приборы, основанные на их использовании. Ла­зеры теперь применяются в локации и связи, в космосе и на земле, в медицине и строительстве, в вычислитель­ной технике и промышленности, в военной технике. Молодому поколению нужно знать об этом интересном приборе, переделываю­щем мир, как можно больше, и быть готовым к его ис­пользованию в учебной, научной и военной деятель­ности.

Литература

1. Федоров Б.Ф.  Лазеры. Основы устройства и применение.

2. Мякишев Г.Я.  Физика: Учеб. Для 11 кл.

3. https://hitecher.com/ru/articles/chto-takoe-lazer

4.https://yandex.ru/images/search?text=картинки%20лазера%20применение&stype=image&lr=146877&source=wiz&pos=10&img_url=https%3A%2F%2Fviorin.com%2Fwp-content%2Fuploads%2F2018%2F06%2Fklinika-25.jpg&rpt=simage

Скачано с www.znanio.ru