Автор публикации: О. Савран, ученица 11А класса
ЛАЗЕРЫ, ИХ СТРУКТУРА, ВИДЫ И ПРИМЕНЕНИЕ
Лазер – одно из наиболее ярких и полезных изобретений XX века, открывшее перед человечеством огромное количество новых направлений деятельности. Сегодня лазеры получили такое широкое распространение в нашей жизни. Первый рабочий образец лазера был создан только в 1960 году учёным Т. Мейманом, активной средой которого был рубин - оксид алюминия с примесью хрома. Резонатором такого устройства был резонатор Фабри-Пьеро, образованный серебряными покрытиями, нанесёнными на торцы кристалла.
Ла́зер (от англ. - «усиление света посредством вынужденного излучения») это оптическое квантовое устройство, которое способно преобразовывать лучи одного вида (энергию накачки - световую, химическую и т.д.) в направленные когерентные монохроматические, узко направленные и поляризованные другие. То есть, это луч света, испускаемый синхронными источниками, в узком направленном диапазоне. Работа лазера основывается на вынужденном (индуцированном) излучении. Это квантомеханическое явление. Волна, испускаемая лазером, есть электромагнитная волна.
Все лазеры состоят из трёх основных частей: активной (рабочей) среды; системы накачки (источник энергии); оптического резонатора (может отсутствовать, если лазер работает в режиме усилителя).
Типичный лазер выглядит так: трубка, внутри которой размещен твердый кристалл, чаще всего рубин. С обоих торцов она закрыта зеркалами: прозрачным и не полностью прозрачным. Под воздействием электрической обмотки атомы кристалла генерируют световые волны. Эти волны перемещаются от одного зеркала к другому до того момента, пока не наберут интенсивность, достаточную для прохождения через не полностью прозрачное зеркало.
Классификация лазеров
1.Твердотельные лазеры. Активная среда в них была твердая и состоит из кристаллов рубина и небольшого количества ионов хрома. Накачка осуществлялась при помощи импульсной лампы.
2.Газовые лазеры. Активная среда формируется из газов с очень низким давлением или из их смесей. Газы заполняют стеклянную трубку, в которую впаяны электроды. В качестве накачки обычно применяют разряд электричества, производимый генератором высоких частот. Излучение газового лазера отличается своей непрерывностью.
3.Жидкостные лазеры. Для создания активной среды в них используются разнообразные растворы органических соединений. Плотность такого вещества выше, чем у газа, хотя и ниже, чем у твердых тел. 4.Полупроводниковые лазеры. В качестве активной среды используется кристалл-полупроводник. Однако он принципиально отличается тем, что излучательные переходы в нем происходят не между энергетическими уровнями атомов, а между энергетическими зонами или подзонами кристалла. Накачка такого лазера производится постоянным электрическим током.
Применение лазеров
Свойства лазерного излучения уникальны. Это превратило лазеры в незаменимый для самых различных областей науки и техники инструмент. Лазеры широко используются в медицине, в быту, в индустрии развлечений, в сфере транспорта. Высокомощные лазеры используются для производства высокоточных деталей для различных машин. Кроме того, лазерный луч может заменить скальпель в руках хирурга при проведении сложных операций. Лазеры используются в магазинах, где с их помощью считываются штрих-коды на товарах. Лазерный луч можно использовать на строительстве сооружений для контроля точности при монтаже. Лазеры могут быть полезны и в сфере транспорта. Так, например, в Нидерландах планируют внедрить установку лазерных излучателей на локомотивах поездов: это позволит убирать мусор и опавшие листья с путей прямо во время движения. Одна из впечатляющих сфер применения лазеров - создание голограмм - трехмерных изображений предмета на пленке, который воспринимается глазом человека под определенным углом. Лазерные шоу часто сопровождают фестивали, концерты, праздничные мероприятия.
Подготовила Савран Ольга, ученица 11-А класса МОУ «Средняя школа №59 г.Макеевки
