Laser - Generator cuantic al undelor electromagnetice în domeniul spectral vizibil (sursa de radiație electromagnetică gamelor vizibile, infraroșii și ultraviolete) bazate pe emisie stimulata de atomi și molecule.
Cuvântul "laser" este alcătuit din literele inițiale ale expresiei engleze "Amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiație". ceea ce înseamnă "amplificarea luminii ca urmare a emisiei stimulate".
În 1917, A. Einstein a prezis posibilitatea tranziției unui atom dintr-o stare energetică mai mare la o stare inferioară sub influența unei acțiuni externe. O astfel de radiație se numește emisie stimulată și reprezintă baza muncii laserelor.
Sursele de lumină laser au un număr de avantaje semnificative în comparație cu alte surse de lumină:
1. Laserele sunt capabile să creeze fascicule de lumină cu un unghi de divergență foarte mic (aproximativ 10-5 rad).
2. Lumina laser are o monocromie excepțională.
3. Laserele sunt cele mai puternice surse de lumină.
Acțiunea laserului se bazează pe emisia stimulată a unui mediu fotonic sub acțiunea unui câmp electromagnetic extern.
Principiul laserului este complicat. Conform modelului planetar al structurii atomului, propus de fizicianul englez E. Rutherford, în atomi de diferite substanțe, electronii se deplasează în jurul nucleului de-a lungul orbitelor energetice. La fiecare orbită există o valoare definită a energiei electronilor. În mod obișnuit, neașteptat. stat, electronii atomului ocupă niveluri mai scăzute de energie. Ele sunt capabile doar să absoarbă incidentul de radiație pe ele.
Ca rezultat al interacțiunii cu radiația, atomul dobândește o cantitate suplimentară de energie și apoi unul sau mai mulți dintre electronii săi trec pe orbite departe de nucleu, adică la niveluri mai mari de energie. În astfel de cazuri, se spune că atomul a trecut într-o stare excitat. Absorbția energiei are loc în porții strict definite - quanta.
Cantitatea excesivă de energie primită de atom nu poate rămâne în ea pe termen nelimitat - atomul tinde să scape de surplusul de energie. Atomul excitat, în anumite condiții, va da energia recepționată în aceleași porțiuni strict definite, în procesul de radiație, electronii își revin la nivelurile anterioare de energie. În acest caz, se formează cuantele de lumină (fotoni), a căror energie este egală cu diferența de energie a două nivele. Se produce emisia spontană sau spontană de energie.
Atomii excitati sunt capabili sa radieze nu numai pe ei insisi, ci si sub influenta radiatiei care le incalca, in timp ce cuantele emise si cuantele care le "nasteau" sunt similare unul cu celalalt. Ca rezultat, radiația indusă (indusă) are aceeași lungime de undă ca undă care a cauzat-o. Probabilitatea de radiații induse va crește odată cu creșterea numărului de electroni care au trecut la nivelurile superioare de energie.
Există așa-numitele sisteme inverse de atomi. unde există o acumulare de electroni în principal la niveluri mai mari de energie. În ele, procesele de emisie a quantei predomină asupra proceselor de absorbție. Sistemele inverse sunt utilizate în crearea de generatoare optice cuantice - lasere. Un astfel de mediu activ este plasat într-un rezonator optic. constând din două oglinzi paralele de înaltă calitate, plasate pe ambele părți ale mediului activ. Quanta de radiații, prinsă în acest mediu, reflectată în mod repetat din oglinzi, trecând nenumărate ori în mediul activ. În acest caz, fiecare cuantum determină apariția unuia sau a mai multor aceleași cante datorită emisiei de atomi la niveluri mai înalte.
În orice laser există trei părți principale:
1) Mediu de lucru activ
2) Sistemul pompei
3) Dispozitivul pentru amplificarea luminii emise este un rezonator optic.
DOMENII DE APLICARE A LASERILOR
- Știința militară (locația cu laser, sistemele de urmărire cu laser, ghidarea etc.)
- Medicină (chirurgie, oftalmologie, terapie)
- legătură
- Tehnologia informației
- Arta (spectacole spectaculoase)
- holografie
- Sudarea cu laser, lipirea și tăierea metalelor
- Fuziunea termonucleară cu laser
- Cataliză prin laser
Folosind un laser, am învățat cum să obținem imagini volumetrice ale obiectelor, utilizând coerența unui fascicul laser, imagini holografice ale obiectelor - holografie.
Principiul creării hologramelor
Mostre de holograme laser
Efectul semnificativ a fost obținut atunci când se utilizează lasere în medicină.
Laserele sunt utilizate în stomatologie, neurochirurgie, chirurgie cardiacă și diagnosticarea bolilor. Lăzile ultraviolete sunt utilizate pentru detectarea timpurie a tumorilor canceroase.
A fost creat un bisturiu cu laser.
Era microchirurgie laser a ochiului. Folosind fasciculul laser, puteți efectua operații chirurgicale: de exemplu, "sudați" retina detașată de fundus.
Foarte promițătoare este utilizarea unui fascicul laser pentru comunicare, în special în spațiul cosmic. Laserele au făcut posibilă crearea unui detector de lumină cu care distanța față de obiecte este măsurată cu câteva milimetri.
Recent, o altă zonă importantă de aplicații laser a devenit larg răspândită: tehnologia laser, care oferă tăiere, sudare, aliere, scrierea metalelor și procesarea circuitelor integrate. Laserele sunt folosite pentru diferite tipuri de materiale de prelucrare: metale, beton, sticlă, textile, piele etc.
Puterea enormă a fasciculului laser este utilizată pentru a evapora materialele în vid, pentru sudare etc.
În ultimii ani, una dintre cele mai importante zone ale microelectronicii - fotolitografie, fără de care practic imposibil pentru fabricarea plăcilor de circuite ultra-mici, circuite integrate și alte componente microelectronice, sursele de lumină convenționale sunt înlocuite cu laser. Laserele sunt folosite pentru a înregistra și a stoca informații (discuri laser).
Este promițătoare să se utilizeze fascicule laser puternice pentru a efectua o reacție termonucleară controlată.
Prin excitarea atomilor sau a moleculelor cu radiații laser, pot apărea reacții chimice între ele, care nu apar în mod normal.
Meniul principal
Articole similare
-
Masca de săpun de uz casnic din acnee prescripție, 33 de măști
-
Rocco Forte "visul meu vechi - de a deschide un hotel în Moscova" - cum să cheltuiți
Trimiteți-le prietenilor: