Презентация на тему "лазеры физика". Лазер и его применение Боевые лазеры презентация

Третьякова Анастасия

Свойства, устройство, принцип действия, применение и виды лазеров.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация по физике на тему: «Лазеры » ученицы 11 класса ГБОУ СОШ №1465 Третьяковой Анастасии Учитель физики Л.Ю. Круглова

Лазеры Оптические квантовые генераторы

Лазер - устройство, в котором энергия (тепловая, химическая, электрическая) преобразуется в энергию электромагнитного поля - лазерный луч. Слово лазер образовано как сочетание первых букв слов английского выражения “Light Amplification by Stimulated Emission Radiation”- «усиление света при помощи индуцированного излучения» Что же такое лазер?

Под индуцированным (вынужденным) излучением понимается излучение возбужденных атомов под действием падающего на них света. Замечательной особенностью этого излучения является то, что возникшая при индуцированном излучении волна не отличается от волны, падающей на атом ни частотой, ни фазой, ни поляризацией.

В 1916 г Эйнштейн высказал идею о существовании эффекта вынужденного излучения. В 1940 г советский физик В.А. Фабрикант указал на возможность использования вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн. В 1954 г Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и независимо от них Ч. Таунс разработали принцип генерации и усиления радиоволн, используя явление индуцированного излучения. В 1963 г за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс были удостоены Нобелевской премии. 1916 – 1960 г - «Золотой век» создания чудесного луча. В 1960г в США был создан первый лазер в видимом диапазоне спектра (ОКГ). Историческая справка

Историческая справка Впервые в нашей стране созданы полупроводниковые лазеры. Жорес Иванович Алфёров - автор основополагающих работ в области многослойных гетероструктур, ставших основой современных полупроводниковых лазеров. Жорес Алфёров – лауреат Нобелевской премии в области физики за 2000 год.

Перед вами лабораторный лазер. У многих из вас есть и лазерные указки. Что же особенного в этих источниках света? Высокая оценка изобретения лазера, наверное, заслуженная? Дело в том, что лазерные источники света обладают рядом преимуществ по сравнению с другими источниками света.

Свойства лазерного излучения Лазеры способны создавать пучки с очень малым углом расхождения (около радиан). Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью. Лазеры являются самыми мощными источниками света. Лазерный луч является самым емким носителем информации.

Устройство лазера Все лазеры состоят из трёх основных частей: активной (рабочей) среды; системы накачки (источник энергии); оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя). Каждая из них обеспечивает для работы лазера выполнение своих определённых функций. Лазеры работают либо в импульсном режиме, либо действуя непрерывно.

Принцип действия В обычных условиях атомы находятся в низшем энергетическом состоянии. За счет поглощения энергии волны часть атомов переходит в высшее энергетическое состояние (на 3 энергетический уровень)

Принцип действия На уровне 3 у атомов «время жизни» около с,после чего они самопроизвольно переходят в состояние 2 без излучения энергии. « В ремя жизни» на уровне 2 составляет с. Создается «перенаселенность» этого уровня возбужденными атомами. Атомы, «перенаселившие» 2 уровень, самопроизвольно переходят на первый уровень с излучением большого количества энергии.

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

Между зеркалами находится запаянная трубка с газом, который возбуждается электрическим током. Виды лазеров Газовый лазер

Виды лазеров Газово-динамический лазер Похож на реактивный двигатель. В камере сгорания сжигается угарный газ с добавлением керосина или бензина, или спирта. В мощном газодинамическом лазере свет рождает струю раскаленного газа при давлении 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 таком лазере используются излучательные переходы не между изолированными уровнями энергии атомов, молекул и ионов, а между разрешенными энергетическими зонами или подзонами кристалла.

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

Наука Техника и связь Медицина и биология Военное дело Локация небесных тел Линии связи Лазерная хирургия Лазерное оружие Эталон длины Обработка материалов Лечение опухолей Противоракетные системы Лазерный термоядерный синтез Лазеры в ЭВТ Стимуляция роста растений Оптический локатор Сверхскоростная фотография Лазерный гироскоп Разделение изотопов Голография Спектроскопия Применение лазеров

«Создание лазеров не только коренным образом изменило оптику, но и оказало огромное влияние на многие области современной физики, химии, кибернетики, биологии, медицины, технологии. Сейчас мы видим, что когерентный свет открыл новые, совершенно неожиданные возможности для решения кардинальных проблем нашей бурно развивающейся цивилизации – энергетической, информационной, технологической. Широкое применение лазеров означает качественное преобразование в производительных сферах общества, подобное внедрению в производство и жизнедеятельность человека электричества». (Н. Г. Басов) Подводим итоги

http:// festival.1september.ru/articles/574592/ http://ru.wikipedia.org/wiki/% D0%9B%D0%B0%D0%B7%D0%B5%D1%80 http://ponimai.su/cmspage/842 /----- С.В.Громов Физика. 11класс/ М. «Просвещение». 2002г. С.Д.Транковский. Книга о лазерах / М. «Детская литература». 1988г. Большой энциклопедический словарь школьника / М. «Большая Российская энциклопедия». 2001г. Энциклопедия для детей. Техника. / М. Аванта. 2004г. Энциклопедический словарь юного физика / М. «Педагогика-Пресс». 1997г. Источники информации

Слайд 2

Историческая справка Принцип действия лазера Свойства лазерного излучения Виды лазеров Применение лазеров

Слайд 3

Историческая справка

В 1940г. российский физик В.А.Фабрикант указал на возможность использования явления вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн. В 1954г. Российские ученые Н.Г.Басов и А.М.Прохоров и независимо от них амери-канский физик Ч.Таунс использовали явление индуцированного излучения для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны 1,27 см («мазер»). В 1963г. Н.Г.Басков и А.М.Прохоров и Ч.Таунс были удостоены Нобелевской премии. В 1960г. Американскому ученому Т.Мейману удалось создать квантовый генератор индуцирующий излучение оптического диапазона. Новый генератор назвали «лазер».

Слайд 4

Принцип действия лазера

На уровне 3 у атомов «время жизни» около 10-8с, 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).

Слайд 5

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.

Слайд 6

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.

Слайд 7

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

Слайд 8

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.

Слайд 9

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.

Слайд 10

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.

Слайд 11

Применение лазеровЛазер 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.

Слайд 12

Лазерный луч сжигает любой, даже самый прочный и жаростой-кий материал. Лазерные станки для шлифовки дорожки качения в кольцах сверхмалых подшипников.

Слайд 13

Применение лазеровв медицине

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

Слайд 14

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.

Слайд 15

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

Слайд 16

Применение лазеровв 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.

Слайд 17

Применение лазеровпри 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.

Слайд 21

Литература

С.В.ГромовФизика. 11класс/ М. «Просвещение». 2002г. С.Д.Транковский. Книга о лазерах / М. «Детская литература». 1988г. Большой энциклопедический словарь школьника / М. «Большая Российская энциклопедия». 2001г. Энциклопедия для детей.Техника. / М. Аванта. 2004г. Энциклопедический словарь юного физика / М. «Педагогика-Пресс». 1997г.

Слайд 22

Слайд- презентацию оформила учитель физики МОУ «Большекустовская средняя общеобразовательная школа» Усынина Любовь Владимировна 2007 г.

Посмотреть все слайды

Слайд 2

История создания квантовых генераторов; Принцип работы лазеров; Виды лазеров; Применение.

Слайд 3

Макс Планк

1900 год – М. Планк выдвинул идею о том, что вещество излучает и поглощает свет отдельными порциями – квантами.

Слайд 4

Нильс Бор

1913 год – Н. Бор показал, что энергия атома квантована, т.е. может принимать ряд дискретных значений. При переходе атома с уровня энергии на уровень, излучается фотон

Слайд 5

Альберт Эйнштейн

1917 год – А. Эйнштейн предсказал возможность индуцированного (вынужденного) излучения света атомами.

Слайд 6

В. А. Фабрикант

1940 год – В. А. Фабрикант указал на возможность использования явления вынужденного излучения для усиления электромагнитных волн.

Слайд 7

А. М. Прохоров, Н. Г. Басов, Ч. Таунс

1954 год – советские академики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и американский физик Ч. Таунс разработали «мазер» - мощный излучатель радиоволн. Эта выдающаяся научная работа была отмечена Нобелевской премией по физике.1960г. в США был создан первый лазер в видимом диапазоне спектра. В настоящее время ведутся работы по созданию лазеров в рентгеновском и гамма-диапазоне, что позволит использовать лазеры для осуществления управляемого термоядерного синтеза.

Слайд 8

Принцип работы лазеров

Лазеры создают когерентное излучение очень большой мощности. Необходимое условие когерентного излучения – создание инверсии заселенностей энергетических уровней (на уровне находится больше атомов, чем на уровне)

Слайд 9

Рубиновый лазер