Лазер

Подготовили презентацию:
Жданова Алина
Попик Екатерина
Пономарева Ольга
Киселева Екатерина
11 «Б»
Что такое лазер?
Лазер - 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
советской литературе употребляется также
термин "оптический квантовый
генератор" (ОКГ).
Создание Л. (1960) и
несколько
ранее мазеров (1955)
послужило основой развития
нового направления в физике
и технике - квантовой
электроники.
В 1964 советским физикам
Н. Г. Басову, А. М. Прохорову
и американскому физику Ч.
Таунсу за работы в области
квантовой электроники
присуждена Нобелевская
премия по физике.
Басов Н.Г.
Прохоров А.М.
Ч. Таунс и
аммиачный мазер
История открытия лазера
История изобретения лазера началась с предположения...
А именно: в 1916 году Альберт Энштейн создал теорию
взаимодействия излучения с веществом, из которой
вытекала принципиальная возможность создания квантовых
усилителей и генераторов электромагнитных волн.
До 50-х годов были только предпосылки создания лазера,
пока в 1955 году ученые Николай Басов и Александр
Прохоров не разработали квантовый генератор - усилитель
микроволн с помощью индуцированного излучения, активной
средой которого является аммиак.
Изобретение лазера, использующего аммиак, позволило
американским ученым Чарльзу Таунсу и Артуру Шавлову
через два года начать разработку принципов лазера.
В мае 1960 г. сотрудник исследовательского центра фирмы Hughes,
американский физик Теодор Мейман, основываясь на работах Н.Басова,
А.Прохорова и Ч.Таунса, сконструировал первый лазер на рубине с длиной
волны в 0,69 мкм. Спустя полгода в лабораториях корпорации IBM заработал
инфракрасный лазер на фториде кальция с добавкой ионов урана, построенный
Питером Сорокиным (Peter Sorokin) и Миреком Стивенсоном (Mirek Stevenson).
Это был уникальный прибор, который действовал лишь при температуре жидкого
водорода и практического значения не приобрел.
Наконец, в декабре того же
года исследователи из Bell
Laboratories Али Джаван (Ali
Javan), Уильям Беннетт (William
Bennett) и Дональд Хэрриот
(Donald Herriotte)
продемонстрировали первый в
мире газовый лазер на смеси
гелия и неона, который
повсеместно применяется и в
наши дни.
После этого физики и инженеры всего мира включились в гонку по созданию
всевозможных лазеров, которая идет и по сей день.
Уникальные свойства лазера
1. Лазерное излучение когерентно и практически монохроматично. До появления
лазеров этим свойством обладали только радиоволны, излучаемые хорошо
стабилизированным передатчиком. А это дало возможность освоить диапазон видимого
света для осуществления передачи информации и связи, тем самым существенно
увеличив количество передаваемой информации в единицу времени.
Из-за того, что вынужденное излучение распространяется строго вдоль оси
резонатора, лазерный луч расширяется слабо: его расходимость составляет несколько
угловых секунд.
Все перечисленные качества позволяют фокусировать лазерный луч в пятно
чрезвычайно малого размера, получая в точке фокуса огромную плотность
энергии.
Уникальные свойства лазера
2. Лазерное излучение большой мощности имеет
огромную температуру.
Так, например, импульсный лазер мощностью
порядка петаватта (1015 Вт) имеет температуру
излучения около 100 миллионов градусов.
3. Интенсивность сфокусированного лазерного луча
может быть 1020 Вт/см2 и более, при этом
напряженность электрического поля в луче достигает
1011 В/см. Под действием такого сильного поля
происходит не только ионизация атомовонирасщепляются на электроны и положительные
ионы, но и термоядерные реакции, в ходе которых
одни элементы превращаются в другие.
Классификация лазеров
Твердотельные лазеры
на люминесцирующих твердых
средах ;
 Полупроводниковые лазеры;
 Лазеры на красителях;
 Газовые лазеры:
 Лазеры на свободных электронах , и
др.

Устройство лазера
Все лазеры состоят из трёх
основных частей:
•активной (рабочей) среды;
•системы накачки (источник
энергии);
•оптического резонатора
(может отсутствовать, если
лазер работает в режиме
усилителя).
Каждая из них обеспечивает
для работы лазера
выполнение своих
определённых функций.
На схеме обозначены: 1 — активная
среда; 2 — энергия накачки лазера;
3 — непрозрачное зеркало; 4 —
полупрозрачное зеркало; 5 —
лазерный луч.
Принцип работы лазера
При прохождении электромагнитной
волны сквозь вещество её энергия
поглощается. За счёт поглощённой
энергии волны часть атомов переходит
в более высокое энергетическое
состояние. При этом у светового пучка
отнимается энергия, равная разности
энергий между уровнями 2 и 1:
hv = E1 – E2 .
Области применения лазеров
Лазеры в геодезии
Оптические методы измерения
расстояний и углов хорошо известны
в промышленной метрологии и
геодезической службе, однако их
применение было ограничено
источниками света. Измерения на
открытом воздухе с использованием
модулированного света были
возможны лишь при небольших
расстояниях в несколько километров.
С помощью лазеров удалось
значительно расширить область
применения оптических методов, а в
ряде случаев и упростить их.
Другие области
применения лазеров:











Лазеры в ретинопатии
Лазерная связь
Лазерные локаторы для стыковки
Лазерная система посадки
Лазеры в агропроме
Физическая голография
Цифровая голография
Применение лазеров в военном деле
Обработка материалов и сварка
Лазерная хирургия
Лазерная гироскопия
Заключение:
Доступность и экономическая
эффективность надежного
лазерного оборудования будут
и в дальнейшем определять
широкое практическое
применение лазерной техники
в промышленности. В
ближайшие годы, очевидно,
появятся еще более
производительные, мощные и
надежные установки, которые
позволят ускорить применение
лазеров в различных областях
науки и техники, в том числе и
машиностроении.