Лазеры

Принцип действия лазера
Свойства лазерного излучения
Виды лазеров
Применение лазеров

Принцип действия лазера
На уровне 3 у атомов «время жизни» около 10-8 с, после чего они самопроизвольно переходят в состояние 2 без излучения энергии.
«Время жизни» на уровне 2 составляет 10-3 с. Создается «перенаселенность» этого уровня возбужденными атомами.
Атомы, «перенаселившие» 2 уровень, самопроизвольно переходят на первый уровень с излучением большого количества энергии.
В обычных условиях атомы находятся в низшем энергетиче-ском состоянии.
За счет поглощения энергии волны часть атомов переходит в высшее энергетическое состояние (на 3 энергетический уровень).

Свойства лазерного излучения
Лазеры создают пучки света с малым углом расхождения (10-5 рад.).
Свет, излучаемый лазером, монохроматичен, т.е. Имеет только одну длину волны, один цвет.
Лазеры являются самыми мощными источниками света: сотни и тысячи ватт. Мощность излучения Солнца - 7·103Вт, а у некоторых лазеров – 1014Вт.

Виды лазеров
Рубиновый лазер
Импульсная лампа с зеркаль-
ным отражателем «накачивает»
энергию в рубиновый стержень. В веществе стержня , возбужден-
ном световой вспышкой,
возникает лавина фотонов.
Отражаясь в зеркалах, она
усиливается и вырывается
наружу лазерным лучом.

Виды лазеров
Газовые лазеры
Между зеркалами находится запаянная трубка с газом,
который возбуждается электрическим током.
Неон светится красным светом,
криптон – желтым, аргон – синим.

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

Виды лазеров
Полупроводниковый лазер
В полупроводниковом лазере излучает слой между двумя
полупроводниками разного типа (p-типа, n-типа).
Через этот слой – не толще листа бумаги –
пропускают электрический ток, возбуждающий его атомы.

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

Применение лазеров
Лазер режет, сваривает, кует, сверлит и т. д.
Тонкую вольфрамовую проволоку для электри-ческих лампочек протя-гивают через отверстия в алмазах,пробитые лазер-ным лучом.
Рубиновые подшипники – камни для часов – обраба-тывают на лазерных стан-ках-автоматах.

Применение лазеров
Лазер режет, сваривает, кует, сверлит и т. д.
Лазерный луч сжигает любой, даже самый прочный и жаростой-кий материал.
Лазерные станки для шлифовки дорожки качения в кольцах сверхмалых подшипников.

Применение лазеров
в медицине
В руке у хирурга лазерный скаль-пель.
Глазную операцию, которая раньше была бы очень сложной(или невозможной вообще), теперь можно проводить амбулаторно.

Применение лазеров
в медицине
Красный луч рубинового лазера свободно проходит сквозь оболочку красного шарика и поглощается синим, прожигая его. Поэтому при хирургической операции световой луч воздействует на стенку кровеносного сосуда, «не замечая» самой крови.

Применение лазеров
в медицине
Лазерный перфоратор «Эрмед-303» для бесконтактного взятия проб крови.
Первый отечественный лазерный аппарат «Мелаз-СТ», применяю-щийся в стоматологии.

Применение лазеров
в экологии
Лазеры на красителях позволяют следить за состоянием атмосферы. Современные города накрыты «колпаком» пыль-ного, закопченного воздуха. О степени его загрязнения можно судить по тому, насколько сильно в нем рассеиваются лазер-ные лучи с разной длиной волны. В чистом воздухе свет не рассеивается, его лучи становятся невидимыми.

Применение лазеров
при посадке самолетов
Заходя на посадку, самолет движется по пологой траекто-рии – глиссаде. Лазерное устрой-ство, помогающее пилоту, особенно в непогоду, тоже названо «Глис-сада». Его лучи позволяют точно сориентироваться в воздушном прост-ранстве над аэро-дромом.

Применение лазеров
в голографии
Чтобы сделать цветную голограмму, на вид не отличимую от реального предмета, необходимы три лазера с излучением разного цвета.

Применение лазеров
при оформлении театральных постановок
Такие картины, нарисован-ные лазерными лучами. Уже сегодня используются для оформления эстрадных концертов и театральных постановок, а когда-нибудь, возможно, специалист по лазерной оптике станет в театре столь же привычной фигурой, как гример или декоратор.