Лазеры
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
(«усиление света при помощи индуцированного
излучения»)
Лазер –
оптический
квантовый
генератор,
создающий
мощный
пусконаправленны
й когерентный
монохроматически
й луч света
Основные идеи, положенные в
основу работы лазера:
1. В 1917 г А.Эйнштейн предсказал
возможность индуцированного
(вынужденного) излучения света
атомами.
2. В 1940 г советский физик
В.А.Фабрикант указал на
возможность использования
активных сред с инверсной
заселенностью уровней, где
возможно не поглощение, а
3. Использование положительно
усиление электромагнитных волн.
обратной связи, при которой часть
сигнала с выхода устройства
подается на его вход.
А.М. Прохоров
Н.Г. Басов
Ч. Таунс
В 1954 г. впервые создали генераторы электромагнитного
излучения, использующие механизм вынужденного перехода.
В 1960 г. создал лазер в оптическом диапазоне
работающий на рубине.
Т.
Мейман
Первый отечественный
лазер
1. Спонтанное и вынужденное излучение.
1917 г. А. Эйнштейн:
Механизмы испускания света веществом
Спонтанное
(некогерентное)
Вынужденное (когерентное)
1917 г. А. Эйнштейн:Механизмы испускания света веществомСпонтанное (некогерентное)Вынужденное (когерентное)
Вынужденное
излучение -
излучение при переходе электрона в атоме
с верхнего энергетического уровня на
нижний с испусканием фотона под
влиянием внешнего электромагнитного
поля (падающего фотона)
Образуются
два фотона-
близнеца
2. Использование активных сред .
Нормальная
заселенность
энергетических
Е2
уровней
Е1
Инверсная
заселенность
энергетических
уровней
Е2
Е1
Обычная среда
Активная среда
Активная среда с
инверсной заселенностью
энергетических уровней -
среда, в которой больше половины атомов
находится в возбужденном состоянии
2
ф
4
ф
16
ф
8
ф
Трёхуровневая система
лазера
Процесс
перехода среды
в инверсное
состояние
называется
накачкой
3. Положительно обратная связь.
Осуществляется с помощью оптического
резонатора, который обычно представляет собой
пару параллельных зеркал
Рубиновый лазер
Основная деталь
рубинового лазера –
рубиновый
стержень. Рубин
состоит из атомов Al
и O с примесью
атомов Cr. Именно
атомы хрома
придают рубину
цвет и имеют
метастабильное
состояние.
Рубиновый лазер
На стержень навита
трубка газоразрядной
лампы, называемой
лампой накачки.
Служит для передачи
атомам хрома квантов
энергии для перехода
из основного состояния
в метастабильное.
Очень быстро
образуется
«перенаселённость»
метастабильного
уровня.
Рубиновый лазер
Один из торцов
стержня зеркальный
(для как можно большей
задержки фотонов
внутри стержня и
вызывания как можно
большего числа актов
вынужденного
излучения), другой –
полупрозрачный (через
него выходит лазерное
излучение). Боковая
поверхность стержня
непрозрачная.
Свойства лазерного
1) самый мощный источник света;
2) исключительная
излучения:
монохроматичность;
3) дает очень малую степень
расхождения угла;
4) когерентность.
Применение лазеров
-Обработка материалов
(резание, сварка,
сверление);
-В хирургии вместо
скальпеля;
-В офтальмологии;
-Голография;
-Связь с помощью
волоконной оптики;
-Лазерная локация;
-Использование
лазерного луча в качестве
носителя информации….
prezentaciya_lazery_11_kl.ppt
