Принцип действия и устройство лазера.

Содержание

Введение 2

1. История сотворения лазера 3

2. Принцип деяния и устройство лазера 6

3. Свойства газового лазера 10

4. Разновидности газовых лазеров 12

5. Область внедрения 13

Заключение. 14

Перечень литературы. 15

Введение

Лазер представляет собой источник монохроматического когерентного света с высочайшей направленностью светового луча. Само слово “лазер” составлено из первых букв британского словосочетания, значащего ”усиление света в итоге принужденного излучения”.

Вправду, основной Принцип действия и устройство лазера. физический процесс, определяющий действие лазера, - это принужденное испускание излучения. Оно происходит при содействии фотона с возбужденным атомом при четком совпадении энергии фотона с энергией возбуждения атома (либо молекулы)

В итоге этого взаимодействия атом перебегает в невозбужденное состояние, а излишек энергии излучается в виде нового фотона с вточности такой же Принцип действия и устройство лазера. энергией, направлением распространения и поляризацией, как и у первичного фотона.

Таким макаром, следствием данного процесса является наличие уже 2-ух полностью схожих фотонов. При предстоящем содействии этих фотонов с возбужденными атомами, подобными первому атому, может появиться “цепная реакция” размножения схожих фотонов,
“парящих” полностью точно в одном направлении, что приведет к возникновению Принцип действия и устройство лазера. узконаправленного светового луча. Для появления лавины схожих фотонов нужна среда, в какой возбужденных атомов было бы больше, чем невозбужденных, так как при содействии фотонов с невозбужденными атомами происходило бы поглощение фотонов.

Такая среда именуется средой с инверсной населенностью уровней энергии. Итак, не считая принужденного испускания фотонов возбужденными атомами происходят также Принцип действия и устройство лазера. процесс самопроизвольного, спонтанного испускания фотонов при переходе возбужденными атомами в невозбужденное состояние и процесс поглощения фотонов при переходе атомов из невозбужденного состояния в возбужденное. Эти три процесса, сопровождающие переходы атомов в возбужденные состояния и назад, были постулированы А. Эйнштейном в 1916 г.

Если число возбужденных атомов велико и существует Принцип действия и устройство лазера. инверсная выделенность уровней (в верхнем, возбужденном состоянии атомов больше, чем в нижнем, невозбужденном), то 1-ый же фотон, родившийся в итоге спонтанного излучения, вызовет всенарастающую лавину возникновения схожих фотонов. Произойдет усиление спонтанного излучения.

История сотворения лазера

Изобретение лазера стоит в одном ряду с более выдающимися достижениями науки и техники Принцип действия и устройство лазера. XX века. 1-ый лазер появился в 1960 г., и сразу началось бурное развитие лазерной техники. В куцее время были сделаны различные типы лазеров и лазерных устройств, созданных для решения определенных научных и технических задач. Лазеры уже успели захватить крепкие позиции в почти всех отраслях народного хозяйства. Как увидел академик А.П. Александров, “всякий Принцип действия и устройство лазера. мальчик сейчас знает слово лазер ”. И все таки, что такое лазер, чем он увлекателен и полезен? Один из основателей науки о лазерах – квантовой электроники – академик Н.Г. Басов отвечает на этот вопрос так: “Лазер – это устройство, в каком энергия, к примеру термическая, хим, электронная, преобразуется в энергию электрического Принцип действия и устройство лазера. поля – лазерный луч.

При таком преобразовании часть энергии безизбежно пропадает, но принципиально то, что приобретенная в итоге лазерная энергия обладает несоизмеримо более высочайшим качеством. Качество лазерной энергии определяется ее высочайшей концентрацией и возможностью передачи на существенное расстояние. Лазерный луч можно сфокусировать в крошечное пятнышко поперечника порядка длины световой волны Принцип действия и устройство лазера. и получить плотность энергии, превосходящую еже на сегодня плотность энергии ядерного взрыва.

При помощи лазерного излучения уже удалось достигнуть самых больших значений температуры, давления, напряженности магнитного поля. В конце концов, лазерный луч является самым вместительным носителем инфы и в этой роли – принципно новым средством ее передачи и обработки”. Обширное Принцип действия и устройство лазера. применение лазеров в современной науке и технике разъясняется специфичными качествами лазерного излучения. Лазер – это генератор когерентного света. В отличии от других источников света (к примеру, ламп накаливания либо ламп дневного света) лазер дает оптическое излучение, характеризующееся высочайшей степенью упорядоченности светового поля либо, как молвят, высочайшей степенью когерентности. Такое Принцип действия и устройство лазера. излучение отличается высочайшей монохроматичностью и направленностью. В наши деньки лазеры удачно трудятся на современном производстве, справляясь с самыми различными задачками. Лазерным лучом раскраивают ткани и режут железные листы, сваривают кузова автомобилей и приваривают мелкие детали в радиоэлектронной аппаратуре, пробивают отверстия в хрупких и сверхтвердых материалах. Доводка номиналов пассивных частей Принцип действия и устройство лазера. микросхем и способы получения на их активных частей при помощи лазерного луча получили предстоящее развитие и используются в производственных критериях.

При этом лазерная обработка материалов позволяет повысить эффективность и конкурентоспособность по сопоставлению с другими видами обработки. В руках доктора лазерный луч перевоплотился в скальпель, владеющий рядом умопомрачительных параметров. Лазеры обширно Принцип действия и устройство лазера. употребляются в современных контрольно-измерительных устройствах, вычислительных комплексах, системах локации и связи. Лазеры позволяют стремительно и накрепко держать под контролем загрязненность атмосферы и поверхности моря, выявлять более нагруженные участки деталей разных устройств, определять внутренние недостатки в их. Лазерный луч становится надежным ассистентом строителей, картографов, археологов, криминалистов. Безпрерывно Принцип действия и устройство лазера. расширяется область внедрения лазеров в научных исследовательских работах – физических, хим, био.

Характеристики лазеров – это только высочайшая когерентность и направленность излучения, возможность генерирования когерентных волн большой интенсивности в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях диапазона, получение больших плотностей энергии как в непрерывном, так и в импульсном режиме – уже на заре квантовой электроники Принцип действия и устройство лазера. указывало на возможность широкого их внедрения для практических целей. С начала собственного появления лазерная техника развивается только высочайшими темпами. Возникают новые типы лазеров и сразу усовершенствуются старенькые: создаются лазерные установки с нужным для разных определенных целей комплексом черт, также различного рода приборы управления лучом, все более и поболее совершенствуется Принцип действия и устройство лазера. измерительная техника. Это послужило предпосылкой глубочайшего проникания лазеров во многие отрасли народного хозяйства, и а именно в машино- и приборостроение.

Лазер ( от.англ. laser, акроним от light amplification by stimulated emission of radiation «усиление света средством принужденного излучения») -это устройство,модифицирующее энергиюнакачки (световую, электронную, термическую, хим и др Принцип действия и устройство лазера.).

Газовые лазеры — лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высочайшей мощностью, монохроматичностью, также узенькой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. Зависимо от системы накачки газовые лазеры делят на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частичками (к примеру, лазеры с ядерной накачкой Принцип действия и устройство лазера., сначала 80-х проводились тесты систем противоракетной обороны на их базе, но без особенного фуррора), газодинамические и хим лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электрических, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры.

В энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного Принцип действия и устройство лазера. потока излучения. Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление принужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть непрерывным, с неизменной мощностью, либо импульсным, достигающим максимально огромных пиковых мощностей. В неких схемах рабочий элемент лазера употребляется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника.

Существует огромное количество видов лазеров Принцип действия и устройство лазера., использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некие типы лазеров, к примеру, лазеры на смесях красителей либо полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном спектре.

Габариты лазеров разнятся от микроскопичных для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для неких лазеров на неодимовом Принцип действия и устройство лазера. стекле. Уникальные характеристики излучения лазеров позволили использовать их в разных отраслях науки и техники, также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследовательскими работами в области управляемого термоядерного синтеза.

Принцип деяния и устройство лазера.

Физической основой работы лазера служит явление принужденного (индуцированного) излучения. Сущность Принцип действия и устройство лазера. явления заключается в том, что возбуждённый атом (либо другая квантовая система) способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего приравнивается разности энергий уровней атома до и после излучения. При всем этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»).

Таким макаром, происходит Принцип действия и устройство лазера. усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в каком излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу.

Рис.1Гелий-неоновый лазер.

Светящаяся область в центре — это не лазерный луч, а свечение электронного разряда в газе, возникающее подобно тому, как это происходит в неоновых лампах. Фактически Принцип действия и устройство лазера. лазерный луч проецируется на экран справа в виде красноватой точки.

Возможность того, что случайный фотон вызовет индуцированное излучение возбуждённого атома, в точности приравнивается вероятности поглощения этого фотона атомом, находящимся в невозбуждённом состоянии.

Потому для усиления света нужно, чтоб возбуждённых атомов в среде было больше, чем невозбуждённых (так именуемая инверсия Принцип действия и устройство лазера. населённостей). В состоянии термодинамического равновесия это условие не производится, потому употребляются разные системы накачки активной среды лазера (оптические, электронные, хим и др.)

Первым источником генерации является процесс спонтанного излучения, потому для обеспечения преемственности поколений фотонов нужно существование положительной оборотной связи, за счёт которой излучённые фотоны вызывают следующие акты индуцированного излучения Принцип действия и устройство лазера.. Для этого активная среда лазера помещается в оптический резонатор. В простом случае он представляет собой два зеркала, одно из которых полупрозрачное — через него луч лазера отчасти выходит из резонатора. Отражаясь от зеркал, пучок излучения неоднократно проходит по резонатору, вызывая в нём индуцированные переходы. Излучение может быть как непрерывным, так и Принцип действия и устройство лазера. импульсным. При всем этом, используя разные приборы (крутящиеся призмы, ячейки Керра и др.) для резвого выключения и включения оборотной связи и уменьшения тем периода импульсов, может быть сделать условия для генерации излучения очень большой мощности (так именуемые огромные импульсы). Этот режим работы лазера именуют режимом модулированной добротности.

Генерируемое Принцип действия и устройство лазера. лазером излучение является монохроматическим (одной либо дискретного набора длин волн), так как возможность излучения фотона определённой длины волны больше, чем близко расположенной, связанной с уширением спектральной полосы, а, соответственно, и возможность индуцированных переходов на этой частоте тоже имеет максимум. Потому равномерно в процессе генерации фотоны данной длины волны будут доминировать над Принцип действия и устройство лазера. всеми остальными фотонами.

Не считая этого, из-за особенного расположения зеркал, в лазерном луче сохраняются только те фотоны, которые распространяются в направлении, параллельном оптической оси резонатора на маленьком расстоянии от неё, другие фотоны стремительно покидают объём резонатора. Таким макаром, луч лазера имеет очень малый угол расходимости. В конце Принцип действия и устройство лазера. концов, луч лазера имеет строго определённую поляризацию. Для этого в резонатор вводят разные поляризаторы, к примеру, ими могут служить плоские стеклянные пластинки, установленные под углом Брюстера к направлению распространения луча лазера.

Для заполнения энергией активного тела в газе используются электронные разряды, которые вырабатываются электродами в полости трубки прибора. В процессе Принцип действия и устройство лазера. соударения электронов с газовыми частичками происходит их возбуждение. Таким макаром создается база для излучения фотонов. Принужденное испускание световых волн в трубке увеличивается в процессе их прохождении по газовой плазме. Выставленные зеркала на торцах цилиндра делают базу для преимущественного направления светового потока. Полупрозрачное зеркало, которым снабжается газовый лазер Принцип действия и устройство лазера., отбирает из направленного луча долю фотонов, а остальная их часть отражается вовнутрь трубки, поддерживая функцию излучения.

Рис.2 Устройство лазера.

На схеме обозначены: 1 — активная среда; 2 — энергия накачки лазера; 3 — непрозрачное зеркало; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — лазерный луч.

Все лазеры состоят из трёх главных частей:

ü активной (рабочей) среды;

ü системы накачки (источник энергии);

ü оптического резонатора (может Принцип действия и устройство лазера. отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).

Любая из их обеспечивает для работы лазера выполнение собственных определённых функций.


princip-ekonomii-mishleniya.html
princip-eticheskoj-i-yuridicheskoj-pravomochnosti.html
princip-funkcionirovaniya-datchika.html