Презентация "Применение лазеров" по физике – проект, доклад

ЛАЗЕРЫ

Историческая справка Принцип действия лазера Свойства лазерного излучения Виды лазеров Применение лазеров

Историческая справка

В 1940г. российский физик В.А.Фабрикант указал на возможность использования явления вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн. В 1954г. Российские ученые Н.Г.Басов и А.М.Прохоров и независимо от них амери-канский физик Ч.Таунс использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны 1,27 см («мазер»). В 1963г. Н.Г.Басков и А.М.Прохоров и Ч.Таунс были удостоены Нобелевской премии. В 1960г. Американскому ученому Т.Мейману удалось создать квантовый генератор индуцирующий излучение оптического диапазона. Новый генератор назвали «лазер».

Принцип действия лазера

На уровне 3 у атомов «время жизни» около 10-8 с, после чего они самопроизвольно переходят в состояние 2 без излучения энергии. «Время жизни» на уровне 2 составляет 10-3 с. Создается «перенаселенность» этого уровня возбужденными атомами. Атомы, «перенаселившие» 2 уровень, самопроизвольно переходят на первый уровень с излучением большого количества энергии.

В обычных условиях атомы находятся в низшем энергетиче-ском состоянии. За счет поглощения энергии волны часть атомов переходит в высшее энергетическое состояние (на 3 энергетический уровень).

Свойства лазерного излучения

Лазеры создают пучки света с малым углом расхождения (10-5 рад.). Свет, излучаемый лазером, монохроматичен, т.е. Имеет только одну длину волны, один цвет. Лазеры являются самыми мощными источниками света: сотни и тысячи ватт. Мощность излучения Солнца - 7·103Вт, а у некоторых лазеров – 1014Вт.

Виды лазеров

Рубиновый лазер Импульсная лампа с зеркаль- ным отражателем «накачивает» энергию в рубиновый стержень. В веществе стержня , возбужден- ном световой вспышкой, возникает лавина фотонов. Отражаясь в зеркалах, она усиливается и вырывается наружу лазерным лучом.

Газовые лазеры Между зеркалами находится запаянная трубка с газом, который возбуждается электрическим током.

Неон светится красным светом, криптон – желтым, аргон – синим.

Газо-динамический лазер Похож на реактивный двигатель. В камере сгорания сжигается угарный газ с добавлением керо-сина или бензина, или спирта. В мощном газодинамическом

лазере свет рождает струю раскаленного газа при давле-нии в десятки атмосфер. Проносясь между зеркалами, молекулы газа начинают отдавать энергию в виде световых квантов, мощность которых 150 - 200 кВт.

Полупроводниковый лазер В полупроводниковом лазере излучает слой между двумя полупроводниками разного типа (p-типа, n-типа).

Через этот слой – не толще листа бумаги – пропускают электрический ток, возбуждающий его атомы.

Жидкостный лазер

Жидкость с красителем в специальном сосуде устанавли-вается между зеркалами. Энергия молекулы красителя «накачивается» оптически с помощью газовых лазеров. В тяжелых молекулах органических красителей вынужден-ное излучение возникает сразу в широкой полосе длин волн. С помощью светофильтров выделяют свет одной длины волны.

Применение лазеров Лазер режет, сваривает, кует, сверлит и т. д.

Тонкую вольфрамовую проволоку для электри-ческих лампочек протя-гивают через отверстия в алмазах,пробитые лазер-ным лучом.

Рубиновые подшипники – камни для часов – обраба-тывают на лазерных стан-ках-автоматах.

Лазерный луч сжигает любой, даже самый прочный и жаростой-кий материал.

Лазерные станки для шлифовки дорожки качения в кольцах сверхмалых подшипников.

Применение лазеров в медицине

В руке у хирурга лазерный скаль-пель.

Глазную операцию, которая раньше была бы очень сложной(или невозможной вообще), теперь можно проводить амбулаторно.

Красный луч рубинового лазера свободно проходит сквозь оболочку красного шарика и поглощается синим, прожигая его. Поэтому при хирургической операции световой луч воздействует на стенку кровеносного сосуда, «не замечая» самой крови.

Лазерный перфоратор «Эрмед-303» для бесконтактного взятия проб крови.

Первый отечественный лазерный аппарат «Мелаз-СТ», применяю-щийся в стоматологии.

Применение лазеров в экологии

Лазеры на красителях позволяют следить за состоянием атмосферы. Современные города накрыты «колпаком» пыль-ного, закопченного воздуха. О степени его загрязнения можно судить по тому, насколько сильно в нем рассеиваются лазер-ные лучи с разной длиной волны. В чистом воздухе свет не рассеивается, его лучи становятся невидимыми.

Применение лазеров при посадке самолетов

Заходя на посадку, самолет движется по пологой траекто-рии – глиссаде. Лазерное устрой-ство, помогающее пилоту, особенно в непогоду, тоже названо «Глис-сада». Его лучи позволяют точно сориентироваться в воздушном прост-ранстве над аэро-дромом.

Применение лазеров в голографии

Чтобы сделать цветную голограмму, на вид не отличимую от реального предмета, необходимы три лазера с излучением разного цвета.

Применение лазеров при оформлении театральных постановок

Такие картины, нарисован-ные лазерными лучами. Уже сегодня используются для оформления эстрадных концертов и театральных постановок, а когда-нибудь, возможно, специалист по лазерной оптике станет в театре столь же привычной фигурой, как гример или декоратор.

Применение лазеров в электротехнике

Миниатюрные метки, сделан-ные на диске лазерным лучом, обеспечивают невиданную пло-тность записи.

Литература

С.В.Громов Физика. 11класс/ М. «Просвещение». 2002г. С.Д.Транковский. Книга о лазерах / М. «Детская литература». 1988г. Большой энциклопедический словарь школьника / М. «Большая Российская энциклопедия». 2001г. Энциклопедия для детей.Техника. / М. Аванта. 2004г. Энциклопедический словарь юного физика / М. «Педагогика-Пресс». 1997г.

Слайд- презентацию оформила учитель физики МОУ «Большекустовская средняя общеобразовательная школа» Усынина Любовь Владимировна 2007 г.