Вход

Лазеры. Основы устройства и их применение

Реферат по физике
Дата добавления: 13 апреля 2003
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 100 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу
ЛАЗЕР. 1)Краткие исторические данные. Лазе р , источник электромагнитн ого излучения видимого , инфракрасного и ультрафиоле тового диапазонов , основанный на вынужденном и злучении атомов и мо лекул . Слово " лазер " составлено из начальных букв (аббревиат ура ) слов английской фразы "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", что означает "усиление света в результате вынужде нного излучения ". Первый лазер был соз дан в 1960 году - и сразу началось бурное развитие лазерной техники . В сравнительно кор откое время появились различные типы лазеров и лазерных устройств предназначенных для решения конкретных научных и технических з адач. 2)Строение лазера Лазер - источни к света. По сравнению с другими исто чниками света лазер обладает рядом уникальных свойств , связанных с когерентностью и высокой направленностью его и злучения . Излучение "нелазерных " источников света не имеет этих особенностей. ”Сердце лазера” - его активный элемент . У одних лазеров он представляет собой кристаллический или стеклянный стержень ци линдрической формы . У других - это отпаянная стеклянная трубка , внутри которой находится специально подобранная газовая смесь . У третьих - кювета со специальной жидкост ью . Соответственно различают лазеры твердотельные , газовые и жидкостные. При нагревани и любое те ло начинает испускать тепло . Однако излучение теплового источника распространяется по всем направлениям от источника , т . е . заполняет телесный угол 2p рад. Формирование направленного пучка от та кого источника , осуществляемое с помощью сист емы диа фрагм или оптических систем , со стоящих из линз и зеркал , всегда сопровожд ается потерей энергии . Никакая оптическая сис тема не позволяет получить на поверхности освещаемого объекта мощность излучения большую , чем в самом источнике света. 3)Принцип р аботы ла зера. Возбуждённый атом может самопроизвольно (спонтанно ) перейти на один из нижележащих уровней энергии , излучив при этом квант света (см . Атом ) . Световые волны , излучаемые нагретыми телами , формируются именн о в результате таких спонтанных переходов атомов и молекул . Спонтанное излучение разл ичных атомов некогерентно . Однако , помимо спон танного ис пускания , существуют излучательные акты др . рода . При распространении в с реде световой волны с частотой v, соответствующ ей разности каких-либо двух энергетических ур овней E 1 , E 2 атомов или молекул среды ( hn = E 2 - E 1 , где h - Планка постоянная ) , к спонтанному испусканию частиц до бавляются др . радиационные процессы . Атомы , нах одящиеся на нижнем энер гетическом уровне E 1 , в результате поглощения квантов света с энергией hn переходят на уровень E 2 ( рис . 2 , а ) . Чи сло таких переходов пропорционально r ( n ) N 1 , где r ( n ) - спектральная плотност ь излучения в эрг /см 3 , N 1 - концентрация атомов , находящихся на уровне E 1 (населён ность уровня ). Атомы , находящиеся на верхнем энергетическом уровне E 2 , под действием кванто в hn вынужденно пере ходят на уровень E 1 ( рис . 2 , б ) . Ч исло таких переходов пропорционально r ( n ) N 2 , где N 2 - концентрация атомов на уровне E 2 . В р езультате переходов E 1 ? E 2 волна теряет энергию , ослабляется . В результ ате же переходов E 2 ? E 1 световая волна усиливается . Результирующее изменение эне ргии световой волны определяется разностью ( N 2 - N 1 ). В условиях термодинамического равновесия населённ ость н ижнего уровня N 1 всегда больше населённости вер хнего N 2 . Поэтому волна теряет больше энергии , чем приобретает , т . е . имеет место погло щение света . Однако в некоторых специальных случаях оказывается возможным создать такие условия , когда возникает инв ерсия насел ённостей уровней E 1 и E 2 , при которой N 2 > N 1 . При этом вынужден ные переходы E 2 ? E 1 преобладают и поставляют в световую волну больше энергии , чем теряется в результате переходов E 1 ? E 2 . Световая волна в этом случае не ослабляется , а усиливаетс я . 4)Виды лазе ров. Руб иновый лазер работает в импульсном режиме . Существуют также лазеры непрерывно го действия. В газовых лазерах этого т ипа рабочим веществом является , газ . Атомы рабочего вещества возбуж даются электрическим раз рядом. Применяются и пол упроводн ико вые лазеры непрерывного действия . Они созд аны впервые в нашей стра не . В них эне ргия для излучения заимствуется от электричес кого тока. Созданы о чень мощные газоди намические лазеры непрерывного действия на сотни киловатт . В этих ла зерах «перен аселенность» верхних энергетичес ких уровней создается ! при расширении и адиабатном о хлаждении сверхзвуковых газовых потоков , нагретых до нескольких тысяч кельвин. 5)Применение лазеров. Лазеры используют во многих с ферах деятельности . Ведь лазер это удивит ельный источник света . Лазеры , конечно , при желании могут применяться в качестве экстравагантных светильников . Однако использовать лазерный луч в целях освещения нерациональ но. Большие возможност и открываются перед лазерной техникой в б иологии и медицине. Лазерный луч применя ется не только в хирургии (например , при операциях на сетчатке глаза ) как скальпель , но и в терапии . Интенсивно развиваются методы лазерной ло кации и связи . Локация Луны с помощью рубиновых Л . и спец . уголковых отражателей , доставленн ых на Луну , позволила увеличить точность измерения расстояний Земля - Луна до нескольких см. Получены обнадёживающие результаты в направленном стимулировании химических реакц ий . С помощью Л . можно селективно возбужда ть одно из собственных колебаний молекул ы . Оказалось , что при этом молекулы способны вступать в реакции , которые нельзя или затруднительно стимулировать обычным наг ревом. С помощью лазерной техники интенсивно разрабатыв аются оптические методы обработки передачи и хранения информации , методы го лографичес кой записи информации , цветное проекционное телевидение. 6)Зак лючение. За последнее время в России и за рубежом были проведены обширные исследования в области квантовой электроники . созданы разнообразные лазеры , а также приборы , основан ные на их использовании . Лазеры теперь применяются в локации и в связи , в космосе и на земле , в медицине и строи тельстве , в вычислительной технике и промышле нности , в военной технике . Появилось новое научное направление - голография , становление и развитие кото р ой также немыслимо без лазеров. Создание лазеров - пример того , как р азвитие фундаментальной науки приводит к гига нтскому прогрессу в самых различных областях техники и технологии .
© Рефератбанк, 2002 - 2017