Презентация "Лазеры" 11 класс

Лазер Лазер ы. § ы. § 9797 Цель:Цель: *сформулировать определение, что такое лазер; *сформулировать определение, что такое лазер; *ознакомиться с работой лазера (трёхуровневая *ознакомиться с работой лазера (трёхуровневая система); система); *рассказать о применении лазеров *рассказать о применении лазеров

Принцип детального равновесия: в в Принцип детального равновесия: условиях теплового равновесия для условиях теплового равновесия для каждого перехода энергия, каждого перехода энергия, поглощаемая системой, должна быть поглощаемая системой, должна быть равна энергии, испускаемой системой равна энергии, испускаемой системой за то же время. за то же время. 1917 г. А. Эйнштейн: 1917 г. А. Эйнштейн: Механизмы испускания света веществом Механизмы испускания света веществом Спонтанное Спонтанное (некогерентное) (некогерентное) Вынужденное Вынужденное (когерентное) (когерентное) Принцип детального равновесия: Принцип детального равновесия: в в условиях теплового равновесия для условиях теплового равновесия для каждого перехода энергия, каждого перехода энергия, поглощаемая системой, должна быть поглощаемая системой, должна быть равна энергии, испускаемой системой равна энергии, испускаемой системой за то же время.за то же время.1917 г. А. Эйнштейн:1917 г. А. Эйнштейн:Механизмы испускания света веществомМеханизмы испускания света веществомСпонтанное Спонтанное (некогерентное)(некогерентное)Вынужденное Вынужденное (когерентное)(когерентное)

Лазер – это устройство, в котором – это устройство, в котором Лазер энергия (тепловая, химическая, эл) энергия (тепловая, химическая, эл) преобразуется в энергию эл/маг поля эл/маг поля преобразуется в энергию – лазерный луч – лазерный луч

Из истории Из истории 1954г – советские учёные Басов Басов и и 1954г – советские учёные Прохоров использовали явление использовали явление Прохоров индуцированного излучения для индуцированного излучения для создания микроволнового создания микроволнового генератора радиоволн с λ=1,27см генератора радиоволн с λ=1,27см    1960г – в США создан первый лазер 1960г – в США создан первый лазер (квантовый генератор Эл/маг волн в (квантовый генератор Эл/маг волн в видимом диапазоне спектра) видимом диапазоне спектра)

излучения излучения Свойства лазерного Свойства лазерного малый уголугол расхождения расхождения 1)1)малый светового пучка – высокая светового пучка – высокая концентрация концентрация монохроматичность света света 2)2)монохроматичность (атомы излучают свет (атомы излучают свет согласованно => фаза волны не согласованно => фаза волны не испытывает нерегулярных испытывает нерегулярных изменений) изменений) 3)самый мощный 3)самый (до 101717Вт/смВт/см22, а у Солнца , а у Солнца (до 10 7*107*1033Вт/смВт/см22 по всему спектру) по всему спектру) 4)возможность передачи на 4)возможность передачи на значительные расстояния значительные расстояния 5)лазерный луч – самый ёмкий ёмкий 5)лазерный луч – самый мощный источник света источник света

Виды лазеров Виды лазеров Газовые Газовые -гелий-неоновый гелий-неоновый -аргоновый аргоновый -криптоновый криптоновый -ксеноновый ксеноновый -азотный азотный -втористо-водородный втористо-водородный -кислородно-йодный кислородно-йодный углекислотный (COCO22)) -углекислотный ( -на монооксиде углерода на монооксиде углерода ((CO)CO) -эксимерный эксимерный Твердотельные Твердотельные -рубиновый -рубиновый -алюмо-иттриевые -алюмо-иттриевые -на фториде иттрия-лития -на фториде иттрия-лития -на ванадате иттрия -на ванадате иттрия -на неодимовом стекле -на неодимовом стекле -титан-сапфировые -титан-сапфировые -александритовый -александритовый -оптоволоконный -оптоволоконный -на фториде кальция -на фториде кальция На парах металлов На парах металлов -гелий-кадмиевый -гелий-кадмиевый -гелий-ртутный -гелий-ртутный -гелий-селеновый -гелий-селеновый -на парах меди -на парах меди -на парах золота -на парах золота Другие типы Другие типы -полупроводниковый -полупроводниковый лазерный диод лазерный диод -на красителях -на красителях -на свободных электронах -на свободных электронах -псевдо-никелево-самариевый -псевдо-никелево-самариевый ГазовыеГазовые-гелий-неоновыйгелий-неоновый-аргоновыйаргоновый-криптоновыйкриптоновый-ксеноновыйксеноновый-азотныйазотный-втористо-водородныйвтористо-водородный-кислородно-йодныйкислородно-йодный-углекислотный (углекислотный (COCO22))-на монооксиде углеродана монооксиде углерода ((CO)CO)-эксимерныйэксимерныйНа парах металловНа парах металлов-гелий-кадмиевый-гелий-кадмиевый-гелий-ртутный-гелий-ртутный-гелий-селеновый-гелий-селеновый-на парах меди-на парах меди-на парах золота -на парах золота ТвердотельныеТвердотельные-рубиновый-рубиновый-алюмо-иттриевые-алюмо-иттриевые-на фториде иттрия-лития-на фториде иттрия-лития-на ванадате иттрия-на ванадате иттрия-на неодимовом стекле-на неодимовом стекле-титан-сапфировые-титан-сапфировые-александритовый-александритовый-оптоволоконный-оптоволоконный-на фториде кальция-на фториде кальцияДругие типыДругие типы-полупроводниковый -полупроводниковый лазерный диодлазерный диод-на красителях-на красителях-на свободных электронах-на свободных электронах-псевдо-никелево-самариевый-псевдо-никелево-самариевый

Принцип действия лазера Принцип действия лазера А)А)в обыч услов атом находится в в обыч услов атом находится в низшем энергетическом состоянии низшем энергетическом состоянии (поэтому при низких tt00 вещества не вещества не (поэтому при низких светятся) светятся) Б)Б)при прохождении эл/маг волны при прохождении эл/маг волны сквозь вещество => её энергия сквозь вещество => её энергия поглощается => часть атомов поглощается => часть атомов возбуждается => в высшее возбуждается => в высшее энергетич состояние => от светового энергетич состояние => от светового пучка отнимается энергия hhν=Еν=Е22-Е-Е11 пучка отнимается энергия

В)В)возбуждённый атом может отдать возбуждённый атом может отдать свою энергию соседним при свою энергию соседним при столкновении или испустить фотон в столкновении или испустить фотон в любом направлении любом направлении

Трехуровневая схема оптической Трехуровневая схема оптической накачки. накачки. Рису нок 6.4.3 . Трех уров нева я схем а опт ичес кой нака чки. Указ аны «вре мена жиз ни» уров ней E2 и E3. Уров ень E2 – мет аст а биль ный. Пере ход меж ду уров ням и E3 и E2 безы злуч ат ел ьны й. Лазе рный пере ход осущ ест в ляет ся меж ду уров ням и E2 и E1. В крис т алл е руби на уров ни E1, E2 и E3 прин адле жат при месн ым ат о мам хром а

Применение лазеров Наука Вооружение Медицина Спектроскопия Измерение расстояний Фотохимия Намагничивание Интерферометрия Голография Охлаждение Термоядерный синтез Лазерное оружие «Звездные войны» Целеуказатели Лазерный прицел Лазерное наведение Скальпель Точечная сварка тканей Хирургия Диагностика Удаление опухолей Промышленность и быт Резка, сварка, маркировка, гравировка CD, DVD-проигрыватели, принтеры, дисплеи Фотолитография, считыватель штрихкода Оптическая связь, системы навигации (л.гироскоп) Манипуляции микрообъектами Применение лазеровНаукаВооружениеМедицинаПромышленность и быт

Самостоятельная работа Самостоятельная работа 1)Почему двух уровней энергии 1)Почему двух уровней энергии недостаточно для работы лазера? недостаточно для работы лазера? 2)Где применяются лазеры? 2)Где применяются лазеры?