Лазеры. Свойства лазерного излучения. Виды лазеров презентация

Лазеры
Это устройства, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Лазеры
Слово лазер образовано как сочетание первых букв слов английского выражения “Light Amplification by Stimulated Emission Radiation”- «усиление света при помощи индуцированного излучения»

Основа строения лазера

Принцип действия
Принцип действия лазера основывается на вынужденном излучении фотонов света при воздействии внешнего электромагнитного поля. Образующиеся кванты или фотоны света имеют энергию равную разности энергий двух задействованных уровней. Таким образом происходит вынужденное излучение.

История лазеров
В 1916 г Эйнштейн высказал идею о существовании эффекта вынужденного излучения.
В 1940 г советский физик В.А. Фабрикант указал на возможность использования вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн.
В 1954 г Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и независимо от них Ч. Таунс разработали принцип генерации и усиления радиоволн, используя явление индуцированного излучения.
В 1963 г за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс были удостоены Нобелевской премии. 1916 – 1960 г - «Золотой век» создания чудесного луча.
В 1960г в США был создан первый лазер в видимом диапазоне спектра (ОКГ).

История лазеров
Впервые в нашей стране созданы полупроводниковые лазеры. Жорес Иванович Алфёров - автор основополагающих работ в области многослойных гетероструктур, ставших основой современных полупроводниковых лазеров. Жорес Алфёров – лауреат Нобелевской премии в области физики за 2000 год.

Свойства лазерного излучения
Монохроматичность (одноцветность) – все электромагнитные колебания потока имеют одинаковую частоту и длину волны.
Когерентность (синфазность) - совпадение фаз электромагнитных колебаний.
Поляризация - фиксированная ориентация векторов электромагнитного излучения в пространстве относительно направления его распространения.
Направленность - малая расходимость потока излучения.
Особые свойства позволяют концентрировать энергию со строго определенными физическими параметрами и высоким потенциалом биологического и лечебного действия на поверхности объекта. Именно в этом заключается принципиальное отличие от других форм лучистой энергии.

Виды лазеров
Рубиновый лазер
Газовый лазер
Газово-динамический лазер
Полупроводниковый лазер
Жидкостный лазер

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

Газовый лазер
Между зеркалами находится запаянная трубка с газом, который возбуждается электрическим током.

Газово-динамический лазер
Похож на реактивный двигатель. В камере сгорания сжигается угарный газ с добавлением керосина или бензина, или спирта. В мощном газодинамическом лазере свет рождает струю раскаленного газа при давлении в десятки атмосфер. Проносясь между зеркалами, молекулы газа начинают отдавать энергию в виде световых квантов, мощность которых 150-200 кВт.

Полупроводникового лазер
В таком лазере используются излучательные переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами или подзонами кристалла.

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

Применение лазеров
Применение лазеров