Descoperirea și utilizarea unui laser

Descoperirea și utilizarea unui laser

Laserul este, fără exagerare, să fie numit unul dintre cele mai importante descoperiri ale secolului XX.

Ce este cu laser

În cuvinte simple, laser - un dispozitiv care produce un fascicul îngust de lumină puternică. Denumirea „laser» (laser) este format prin adăugarea primele litere ale cuvintelor care alcătuiesc expresia engleză lumina unui mplificationby s timulated e missionof r adiation. ceea ce înseamnă că „amplificarea luminii prin emisie stimulată“. Laserul produce raze de lumină atât de puternice încât acestea sunt în măsură să ardă găuri chiar și în materiale foarte durabile, petrece doar o fracțiune de secundă.

lumină obișnuită de la sursa risipește în diferite direcții. Pentru a-l asambla într-un coc, folosesc o varietate de lentile optice sau oglinzi concave. Cu toate că o astfel de fascicul de lumină poate începe chiar un incendiu, puterea nu poate fi comparată cu energia fasciculului laser.

Principiul de funcționare a laserului

Baza fizică a funcționării cu laser este fenomenul forțată, iliindutsirovannogo radiații. Care este esența ei? Ceea ce se numește emisie stimulată?

În starea stabilă a materiei atom au cea mai mică energie. O astfel de condiție este considerată majoră. și toate celelalte de stat - excitat. Dacă vom compara energia acestor state, este într-o stare excitată este excesivă în comparație cu miezul. În tranziția de la starea excitată unui atom într-un atom stabil emite spontan un foton. O astfel de radiație electromagnetică se numește emisie spontană.

Dacă tranziția de la starea excitată la un grajd are loc sub influența forței externe (inductoare) de fotoni, apoi un nou foton a cărui energie este egală cu diferența de energie dintre nivelul de tranziție. O astfel de radiații este numit pe plan intern.

Noul foton este „o copie exactă“ a unui foton care a cauzat radiatii. Ea are aceeași energie, frecvența și faza. Astfel, nu este absorbită de atom. Ca rezultat, fotonul devine doi. În timp ce lucrează la alți atomi, acestea provoacă apariția ulterioară a noilor fotoni.

Noul foton emis de un atom sub influența inducând foton când atomul este într-o stare excitată. Atom în stare neexcitat, absorb doar fotonul inducerii. Prin urmare, lumina sa intensificat, este necesar ca atomii excitat a fost mai mult decât neexcitat. Această condiție se numește inversiune populației.

Cum laserul

Structura cu laser include 3 elemente:

1. Sursa de energie, care se numește mecanism de „pompă“ laser.

2. Operarea corpului cu laser.

3. Sistemul de oglinzi, sau un rezonator optic.

Sursele de energie pot fi diferite: electrice, termice, chimice, lumina, etc. Sarcina lor - să „pompeze“ energia corpului de lucru cu laser pentru a determina să genereze fluxul luminos cu laser .. Sursa de energie este numit mecanism de „pompă“ laser. Acestea pot fi o reacție chimică, altele cu laser, o lampă flash, un deversor electrice și altele.

Fluidul de lucru. sau materiale cu laser. numitele agenți care operează pe funcția mediu activ. De fapt, în fluidul de lucru și fasciculul laser în curs de dezvoltare. Cum se întâmplă acest lucru?

Chiar la începutul procesului mediul de lucru este în echilibru termodinamic, iar majoritatea atomilor - în stare normală. Pentru a provoca radiații, este necesar să se acționeze pe atomii, astfel încât sistemul intrat într-o stare de inversare a populației. Această sarcină și efectuează mecanismul de pompare a laserului. Odată ce noul fotonul va apărea într-un singur atom, va începe procesul de formare a fotonilor în ceilalți atomi. Acest proces va deveni în curând o avalanșă. Toți fotonii vor avea aceeași frecvență ca undele de lumină vor forma un fascicul de lumină de putere enormă.

Ca un suport activ pentru lasere folosesc lichide, substanță solidă, gazoasă și plasmă. De exemplu, în primul laser, creat în 1960, mediul activ a fost un rubin.

Fluidul de lucru este plasat în rezonator optic. Cel mai simplu dintre ele este format din două oglinzi paralele, dintre care unul este translucid. O parte din lumina aceasta reflectă, și este adesea trecute cu vederea. Reflectata de oglinzi, fasciculul de lumină merge înapoi și amplificat. Acest proces este repetat de mai multe ori. La ieșirea din formele cu laser foarte puternic val de lumină. Oglinzi în rezonator poate fi mai mult.

In plus, se utilizează lasere și alte dispozitive - oglindă, capabil de a schimba unghiul de rotație, filtre, modulatorii etc. Acestea pot fi utilizate pentru a modifica lungimea de undă, durata impulsului, și alți parametri ..

Când am inventat laserul

În 1964, fizica românească Aleksandr Mihaylovich Prohorov și Nikolay Gennadievich Basov și fizician american Charlz Hard Townes a castigat Premiul Nobel pentru Fizică, care ia fost acordat pentru descoperirea principiului de funcționare a amoniacului generatorului cuantic (Maser), care au făcut în mod independent, altele.

Aleksandr Mihailovici Prokhorov

Nikolay Gennadievich Basov

Trebuie să spun că maserul a fost creat 10 ani înainte de acest eveniment, în 1954. El a radiat undele electromagnetice coerente în domeniul centimetru și a devenit prototipul laser.

lasere moderne au dimensiuni diferite, de la semiconductoare microscopice, la imens, de mărimea unui teren de fotbal, lasere din neodim.

Utilizarea de lasere

Fără lasere este imposibil să ne imaginăm viața modernă. Tehnologia laser este folosită în diverse domenii: știință, tehnologie, medicina.

În viața de zi cu zi, vom folosi imprimante laser. In magazine sunt folosite cu laser de coduri de bare.

Folosind fascicule laser în industrie poate efectua un tratament de suprafață, cu o precizie ridicată (tăiere, acoperire, dopaj, și altele.).

Laserul este posibil să se măsoare distanța până la obiecte spațiale, cu o precizie de centimetri.

Apariția de lasere in medicina sa schimbat foarte mult.

Este dificil să ne imaginăm chirurgia modernă, fără bisturie cu laser, care oferă cea mai mare sterilității și tăiat cu grijă materialul. Cu comportamentul lor de ajutor practic o intervenție chirurgicală fără vărsare de sânge. Cu ajutorul unui fascicul laser curate nave ale corpului de la placi de colesterol. Utilizate pe scară largă lasere în oftalmologie, în cazul în care aceasta se face cu ajutorul corectarea vederii, tratate dezlipire de retina, cataracta, si altele. Cu strivi pietre la rinichi. Este de neînlocuit în neurochirurgie, ortopedie, stomatologie, cosmetica, etc.

În armata utilizate sisteme laser și locația și de navigație.