Спонтанное и вынужденное излучение 1917 г А Эйнштейн

Спонтанное и вынужденное излучение 1917 г. А. Эйнштейн: Механизмы испускания света веществом Спонтанное (некогерентное) v Атом испускает свет хаотично v Свет неполяризован v Источники: лампы накаливания, Солнце, газосветные трубки Вынужденное (когерентное) v Свет испускается согласованно v Поляризован

Лазеры А. М. Прохоров Н. Г. Басов Ч. Таунс В 1954 г. Впервые создали генераторы электромагнитного излучения, использующие механизм вынужденного перехода. В 1960 г. создал лазер в оптическом диапазоне работающий на рубине. Т. Мейман

Принцип действия Допустим, что в веществе N 1 атомов находятся в состоянии Е 1, а N 2 – в состоянии Е 2. если в таком веществе распространяется электромагнитная волна с частотой υ=(Е 1 – Е 2) / h, то одновременно будет происходить 3 процесса: üсамопроизвольное излучение света; üпоглощение излучения; üвынужденное излучение света. Чтобы усилить падающую волну, необходимо, чтобы N 2 > N 1. Условие создания среды с N 2>N 1 называется инверсией, а вещество в таком состоянии - активной средой. Процесс, который приготовляет инверсию, называется накачкой. Способы накачки: ü специальные лампы-вспышки; üвозбуждение в среде газового разряда; üЭлектронные пучки. Виды накачки: непрерывная; импульсная

Трехуровневая схема оптической накачки.

Развитие лавинообразного процесса генерации в лазере.

Виды лазеров Газовые -гелий-неоновый -аргоновый -криптоновый -ксеноновый -азотный -втористо-водородный -кислородно-йодный -углекислотный (CO 2) -на монооксиде углерода (CO) -эксимерный На парах металлов -гелий-кадмиевый -гелий-ртутный -гелий-селеновый -на парах меди -на парах золота Твердотельные -рубиновый -алюмо-иттриевые -на фториде иттрия-лития -на ванадате иттрия -на неодимовом стекле -титан-сапфировые -александритовый -оптоволоконный -на фториде кальция Другие типы -полупроводниковый лазерный диод -на красителях -на свободных электронах -псевдо-никелево-самариевый

Устройство рубинового лазера Корпус Полупрозра чный торец стержня Фотоны отража ются назад Испускае мое излучени е когерент но Каждый фотон может вновь возбуди ть атом Отражающий тарец стержня Рубиовый стержень Лам павспы шка

Лазеры на красителях

Полупроводниковый лазер

Жидкостные лазеры

Свойства лазерных пучков ü луч идет, почти не расширяясь; ü излучаемый свет монохроматичен; ü мощность вспышки очень велика.

Применение лазеров Наука Вооружение Медицина Спектроскопия Лазерное оружие Скальпель Измерение расстояний «Звездные войны» Точечная сварка тканей Фотохимия Целеуказатели Хирургия Намагничивание Лазерный прицел Диагностика Интерферометрия Лазерное наведение Удаление опухолей Голография Охлаждение Термоядерный синтез Промышленность и быт Резка, сварка, маркировка, гравировка CD, DVD-проигрыватели, принтеры, дисплеи Фотолитография, считыватель штрихкода Оптическая связь, системы навигации (л. гироскоп) Манипуляции микрообъектами

ЛАЗЕРНАЯ ХИРУРГИЯ Лазеры широко используются в медицине. Здесь показано, как лучом лазера лечат катаракту

Обработка металлов

Лазерное шоу

Лазерная локация

Телефонная связь