Бесплатные Рефераты >>> Физика  



 

 

Лазеры, их применение

 

Лазеры, их применение

Доклад по физике

Ученика 11 класса “A”

Гуральского Юрия

Слово “лазер” представляет собой абревиатуру английской фразы “Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, переводимой как усиление света в результате вынужденного (индуцированного) излучения.
Гипотеза о существовании индуцированного излучения была высказана в 1917 г.
А Эйнштейном. Советские ученые Н.Г. Басов и А.М. Прохоров и независимо от них американский физик Ч. Таунс использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн с длинной волны
(=1,27 см.

Чтобы создать лазер или оптический квантовый генератор – источник когерентного света необходимо:

1) рабочее вещество с инверсной населенностью. Только тогда можно получить усиление света за счет вынужденных переходов.

2) рабочее вещество следует поместить между зеркалами, которые осуществляют обратную связь.

3) усиление, даваемое рабочим веществом, а значит, число возбужденных атомов или молекул в рабочем веществе должно быть больше порогового значения, зависящего от коэффициента отражения полупрозрачного зеркала.

Первым квантовым генератором был рубиновый твердотельный лазер. Также были созданы: газовые, полупроводниковые, жидкостные, газодинамические, кольцевые (бегущей волны).

Лазеры нашли широкое применение в науке – основной инструмент в нелинейной оптике, когда вещества прозрачные или нет для потока обычного света меняют свои свойства на противоположные.

Лазеры позволили осуществить новый метод получения объемных и цветных изображений, названный голографией.

Лазеры широко применяются в медицине, особенно в офтальмологии, хирургии и онкологии, способные создать малое пятно, благодаря высокой монохроматичности и направленности. В офтальмологии лазерное излучение с энергией 0,2 – 0,3 дж позволяет осуществлять ряд сложных операций, не нарушая целостности самого глаза. Одной из таких операций является приварка и укрепление отслоившейся сетчатки с помощью коагуляционных спаек. Кроме того, лазерный луч применяется для выжигания злокачественных и доброкачественных опухолей. В хирургии сфокусированный световой луч непрерывного лазера (мощностью до 100 Вт) служит чрезвычайно острым и стерильным скальпелем, осуществляющим бескровные операции даже на печени и селезенке. Весьма перспективно использование непрерывных и импульсных лазеров для прижигания ран и остановки кровотечений у больных с пониженной свертываемостью крови.

Лазерная обработка металлов. Возможность получать с помощью лазеров световые пучки высокой мощности до 1012 –1016 вт/см2 при фокусировки излучения в пятно диаметром до 10-100 мкм делает лазер мощным средством обработки оптически непрозрачных материалов, недоступных для обработки обычными методами (газовая и дуговая сварка). Это позволяет осуществлять новые технологические операции, например, просверливание очень узких каналов в тугоплавких материалах, различные операции при изготовлении пленочных микросхем, а также увеличения скорости обработки деталей. При пробивании отверстий в алмазных кругах сокращает время обработки одного круга с 2-3 дней до 2 мин. Наиболее широко применяется лазер в микроэлектронике, где предпочтительна сварка соединений, а не пайка.
Основные преимущества: отсутствие механического контакта, возможность обработки труднодоступных деталей, возможность создания узких каналов, направленных под углом к обрабатываемой поверхности.

Лазерная связь и локация. По сравнению с существующими средствами радиосвязи и радиолокации лазерные обладают двумя основными преимуществами: узкой направленностью передачи и широкой полосой пропускания передаваемых частот. Сам лазер создает направленный луч (расходимостью ~10'), а прменение оптической системы позволяет сформировать еще более параллельный луч (расходимостью ~2-3''). Один лазерный луч позволяет передавать сигнал в полосе частот ~100 Мгц. Это дает возможность одновременной передачи 200 телевизионных каналов.

Первые сведения о применении лазерной локации относятся к 1962 г., когда была осуществлена локация Луны. Увеличение мощности, излучаемой лазером, сделает возможным картографирование поверхности Луны с Земли с высокой точностью (около 1,5 м). Лазерная локация применяется также в геофизике для определения высоты облаков, исследовании инверсионных и аэрозольных слоев в атмосфере, турбулентности и т.п.

Лазерные системы навигации и обеспечения безопасности полетов. Одним из основных элементов инерциальных систем навигации, широко используемых в авиации, являются гироскопы, которые в основном и определяют точность системы. Лазерные гироскопы обладают достаточно высокой точностью, большим диапазоном измерения угловых скоростей, малым собственным дрейфом, невосприимчивостью к линейным перегрузкам. Лазеры успешно применяются как измерители скорости полета (воздушной и путевой), высотомеры. Лазерные курсо-глиссадные системы обеспечивают безопасность полетов, связанную с увеличением точности систем посадки, снижения ограничений по метеоусловиям, обеспечением больших удобств работы экипажа при выполнении такого ответственного участка полета, как посадка. В близи взлетно-посадочного полотна установленные лазерные лучи создают геометрическую картину, позволяющую судить о правильности выдерживания траектории посадки.

Лазерные системы управления оружием резко повысили точность попадания.
Лазерная полуактивная система наведения состоит из лазерного целеуказателя
(лазерной системы подсвета цели) и боеприпаса с лазерной головкой самонаведения.


 


 

Кипение
Кипение – процесс парообразования в объеме перегретой жидкости (температура > температуры насыщения). Характеризуется образованием новых поверхностей раздела фаз. 1. Сведения о жидкостях. Характерно сохранение объема, но...

Электронные ключи
Лекция 1 Тема. Электронные ключи. План 1.Назначение и...

Экспериментальные исследования диэлектрических свойств материалов.
Цель работы: определение диэлектрической проницаемости и поляризационных характеристик различных диэлектриков, изучение электрических свойств полей, в них исследование линейности и дисперсии диэлектрических свойств материалов. ...

Билеты по физике
Билет 1 1. 1. Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Равномерное движение. Сложение скоростей. 2. 2. Испарение жидкостей. Насыщенные и ненасыщенные пары....

Свойства жидкостей
Национальный университет Узбекистана Физический факультет Реферат Свойства жидкостей Составил: студент 1 курса Овсянников А. В. Ташкент – 2004 1. Объемные свойства жидкостей Сжимаемость...

Виды разрядов
Искровой разряд. Присоединим шаровые электроды к батарее конденсаторов и начнем заряжать конденсаторы при помощи электрической машины. По мере заряжения конденсаторов будет увеличиваться разность потенциалов между электродами, а...

Билеты по физике за весь школьный курс
1. Механическое движение. Материальная точка. Механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. Изучает движение тел механика. Движение абсолютно твердого тела...

Вынужденное явление Рамана
Вынужденное явление Рамана Рассеяние Рамана1 в стоксову сторону. Пусть пучок света падает на прозрачную среду, не содержащую никаких включений посторонних тел и тщательно очищенную. Даже при максимально возможной частоте свет...

Двигатели стирлинга. Области применения
С О Д Е Р Ж А Н И Е В в е д е н и е 1. Что представляет собой двигатель Стирлинга 2. Классификация двигателей 3. Схема работы двигателя Стирлинга 4. Рабочие...

Освещение в видеосъёмке
Освещение Неправильное освещение может стать причиной, по которой трудно узнать человека на экране. Любительские и профессиональные кадры при одинаково точно подобранной композиции часто отличаются именно качеством света. Диапазон...

Физика движения тела
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ Задача 1. Точка движется прямолинейно на плоскости по закону Каковы начальная...