Наука | 
2
29042

Лазер

Лазеры созданы на стыке двух наук — квантовой механики и термодинамики, но фактически, многие типы лазеров были созданы методом проб и ошибок.

на сайте с 27 декабря 2007

История и принцип работы лазера

Лазер Ла́зер (англ. LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, «Усиление света с помощью вынужденного излучения») — устройство, использующее квантовомеханический эффект вынужденного (стимулированного) излучения для создания когерентного потока света. Луч лазера может быть непрерывным, с постоянной амплитудой, или импульсным, достигающим экстремально больших пиковых мощностей. Во многих конструкциях рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Усиленный сигнал очень точно совпадает с исходным по длине волны, фазе и поляризации, что очень важно в устройствах оптической связи.
Обычные источники света, такие как лампа накаливания, излучают свет в разных направлениях с широким диапазоном длин волн. Большинство из них также некогерентны, то есть фаза излучаемой ими электромагнитной волны подвержена случайным флуктуациям. Излучение обычного источника не может, без применения специальных мер, дать устойчивую интерференционную картину. Кроме того, излучение нелазерных источников обычно не обладает фиксированой поляризацией. Напротив, излучение лазера монохроматично и когерентно, то есть имеет постоянную длину волны и предсказуемую фазу, а также хорошо определённую поляризацию.
С другой стороны, некоторые типы лазеров, например жидкостные лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне; это свойство делает возможной генерацию сверхкоротких импульсов порядка нескольких фемтосекунд (10−15 с) с помощью синхронизации мод.

Принцип работы и история изобретения
Первый работающий лазер был сделан Теодором Майманом в 1960 году в исследовательской лаборатории компании Хьюза (Hughes Aircraft), которая находилась в Малибу, штат Калифорния с привлечением групп Таунса из Колумбийского Университета и Шалоу из компании Bell laboratories. Майман использовал рубиновый стержень с импульсной накачкой, который давал красное излучение с длиной волны 694 нанометра. Примерно в то же время иранский физик Али Яван представил газовый лазер. Позднее за свою работу он получил премию имени Альберта Эйнштейна.
Основная идея работы лазера заключается в инверсии электронной населённости путём «накачки» рабочего тела, подводя к нему энергию, например в виде световых или электрических импульсов. Рабочее тело помещается в оптический резонатор, при циркуляции волны в котором её энергия экспоненциально возрастает благодаря механизму вынужденного излучения. При этом энергия накачки должна превышать определённый порог, иначе потери в резонаторе будут превышать усиление и выходная мощность будет крайне мала. Продолжение

Полезная информация о лазере

Использование лазеров

Лазер С самого момента разработки лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. Лазеры нашли применение в самых различных областях — от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Лазер стал одним из самых важных изобретений XX века.

Исключительно широкое использование лазеров в науке и промышленности объясняется их уникальными свойствами — когерентностью, монохроматичностью и возможностью достижения высочайшей плотности мощности излучения. Например, когерентность лазерного луча позволяет сфокусировать его в точку, практически совпадающую по размеру с дифракционным пределом, который для видимого спектра составляет всего несколько сотен нанометров. Это позволяет лазерным записывающим устройствам хранить гигабайты информации на оптических дисках, например, формата DVD. Хорошо сфокусированный луч позволяет достичь громадной плотности излучения, достаточной для резки, плавления и даже испарения самых тугоплавких материалов. К примеру, лазер на алюмо-иттриевом гранате с неодимовым легированием в режиме удвоения частоты работает на длине волны 532 нм (зелёный участок спектра) и при мощности всего 10 Ватт позволяет достичь энергий порядка нескольких мегаватт на квадратный сантиметр. В реальности, конечно, сфокусировать луч до пределов дифракции крайне сложно.

Видео о лазре

Безопасность лазеров

Лазер Безопасность лазеров
Даже маломощные лазеры (с выходной мощностью несколько милливатт) могут быть опасны для зрения. Для видимых длин волн (400—700 нм), которые хорошо пропускаются и фокусируются хрусталиком, попадание лазерного луча в глаз, даже на несколько секунд, может привести к частичной или даже полной потере зрения. А лазеры большей мощности могут приводить даже к повреждению кожных покровов.


Лазеры делятся на 4 класса безопасности, от 1 — практически безопасный, до 4, у которого даже рассеянный луч может стать причиной ожога глаза или кожи.

Класс 1. Лазеры и лазерные системы малой мощности, которые не могут излучать уровень мощности, превышающий максимально разрешённое облучение. Лазеры и лазерные системы Класса 1 не способны причинить повреждение человеческому глазу. Продолжение

Классификация лазеров
Газовые лазеры
- Гелий-неоновые лазеры (HeNe) (543 нм, 632,8 нм, 1,15 нм, 3,39 нм)
- Аргоновые лазеры (458 нм, 488 нм или 514,5 нм)
- Лазеры на углекислом газе (9,6 мкм и 10,6 мкм) используются в промышленности для резки и сварки материалов, имеют мощность до 100 кВт
- Лазеры на монооксиде углерода. Требуют дополнительного охлаждения, однако имеют большую мощность — до 500 кВт
- Эксимерные газовые лазеры, дающие ультрафиолетовое излучение. Используются при производстве микросхем(фотолитография) и в установках коррекции зрения. F2 (157 нм), ArF (193 нм), KrCl (222 нм), KrF (248 нм), XeCl (308 нм), XeF (351 нм) Продолжение

Видео о лазере

Это интересно. Лазерное шоу.

Лазерное шоу Лазеры способны рисовать различные изображения, от простейших, геометрических фигур до любых надписей и изображений на сцене, стенах и даже на облаках. Различаются по цветности (моно и много цветные) и мощности. От этого же зависит их цена.


Лазерные спецэффеты

Применение лазеров

С самого момента разработки, лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. Лазеры нашли применение в самых различных областях — от коррекции зрения до управления транспортными средствами, от космических полётов до термоядерного синтеза. Лазер стал одним из самых значимых изобретений XX века.

Спектроскопия
Современные источники лазерного излучения дают в руки экспериментаторов монохроматический свет с практически любой желаемой длиной волны. В зависимости от поставленной задачи это может быть как непрерывное излучение с чрезвычайно узким спектром, так и ультракороткие импульсы длительностью вплоть до сотен аттосекунд (10-16 секунды). Высокая энергия, запасенная в этих импульсах, может быть сфокусирована на исследуемый образец в пятно, сравнимое по размерам с длиной волны, что дает возможность исследовать различные нелинейные оптические эффекты. С помощью перестройки по частоте осуществляеются спектроскопические исследоваения этих эффектов, а управление поляризацией лазерного излучения позволяет проводить когерентный контроль исследуемых процессов.

Измерение расстояния до Луны
Во время полётов на Луну пилотируемыми и беспилотными аппаратами, на её поверхность было доставлено несколько специальных уголковых отражателей. С Земли при помощи телескопа посылали специально сфокусированный лазерный луч и измеряли время, которое он затрачивает на путь до лунной поверхности и обратно. Основываясь на значении скорости света (которое, кстати, специально для этих исследований пришлось отдельно измерять с большой точностью), стало возможным рассчитать расстояние до Луны. Сегодня параметры орбиты Луны известны с точностью до нескольких сантиметров. Продолжение

Лазерная терапия – медицина будущего

Успешное лечение лазерной терапией применяется практически при всех болезнях, заявили сегодня на научной конференции, посвященной применению лазеров в медицине. Достижения лазерного излучения трудно переоценить - более 100 методик лазерного лечения дали положительный результат, на данный момент опубликовано более 2500 работ с описанием позитивных эффектов лазерной терапии, из 370 исследований по применению лазеров в стоматологии в 90 % случаев наблюдается положительный результат.

Солнечный свет, главная составляющая лазерных технологий, является основополагающим для нормального функционирования всех систем организма, он действует корригирующим образом на все регуляторные системы человеческого организма, говорят ученые.

На выставке действующих лазеров было представлено более 20 аппаратов. С помощью света реально вылечить полный спектр заболеваний, считает Анатолий Коробов – главный разработчик лазерных аппаратов.

«Сейчас мы ориентируем наши работы на профилактику заболеваний. Я считаю, не нужно доводить свою болезнь до того, чтобы требовалось применение крутых мер. Значительно проще и экономически выгодней предотвратить развитие заболевания, как делают во всех цивилизованных странах», - говорит Коробов.

В России применение лазеров в медицине началось еще в 70-е годы прошлого века. Не смотря на удачные исследования и эксперименты в области лазерной терапии, эти технологии используются далеко не везде. Разработчики лазерных аппаратов не скрывают, что испытывают постоянное давление со стороны фармацевтических фирм, которым не выгодно внедрение новых технологий.

Товары с ozon.ru

Лазеры
Книга
Автор:
Стив Паркер
Цена:
95.00 руб.
Вес:
360 г
развернуть
Юный читатель!
Загляни в таинственный мир окружающих нас предметов и явлений. Книги уникальной серии "Все обо всем" - это твой компас в океане знаний.
Открой кни...
Оптика и лазеры, включая волоконную оптику и оптические волноводы
Книга
Автор:
М. Янг
Цена:
864.00 руб.
Вес:
640 г
развернуть
Книга известного американского профессора М.Янга - это современный учебник, который дает четкое представление об основных принципах, используемых в оптике, приложениях...

Лазер в медицине - лазерное лечение

Лазер – это электромагнитное световое излучение. Лазерное лечение получает в наше время всё большее распространение. Появление новых современных аппаратов расширяет сферы и возможности его использования для различных целей.

Клиника лазерной медицины
Наша лазерная клиника располагает всеми эффективными методами и последними достижениями в данной области. Мы максимально используем все его возможности не только как вспомогательного, но и как основного метода лечения. Основные сферы его применения – это урология, гинекология, дерматология и гинекология. Лазер также используется для целей косметологии.

Процедуры с использованием лазера
Лазерные установки хорошо подходят как для общего, так и для местного воздействия. Лазерная очистка крови (лазерное облучение крови) проводится неинвазивно (без повреждения кожного покрова) и безболезненно. Эта процедура позволяет ускорить обменные процессы и активизирует работу иммунной системы. Лечение эрозии лазером – самый эффективный способ решения этой гинекологической проблемы. Операция занимает не больше пары минут и не влечёт никаких неприятных последствий. Лазерная чистка лица избавляет пациентов от угревой сыпи и других проблем с кожей. В нашей клинике используется лечение простатита лазером, проводятся разнообразные физиотерапевтические процедуры.

Лазерное лечение

Боевые лазеры уже испытываются

Привычные средства ПВО будут бессильны против массированных атак высокоточными ракетами.

Высокоточное оружие (ВТО) в настоящее время рассматривается как основное оружие первого (превентивного) удара, способное наряду со средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ) вывести из строя или парализовать системы и средства ПВО и ПРО, расширить возможности и повысить эффективность применения обычных средств воздушного нападения. При этом ВТО по своей эффективности уже соизмеримо с тактическим ядерным оружием, а ее носителем стала наряду со стратегической наиболее массовая армейская и тактическая авиация. Можно сказать, что поражающий фактор ВТО приобретает новое качество. Продолжение

Лазеры в военном деле.

Лазерная резка и гравировка

Лазерная резка и гравировка Лазерная резка - это передовая технология контурного раскроя листовых материалов, основанная на использовании в качестве инструмента обработки сфокусированного лазерного луча регулированной мощности. Сфокусированный лазерный луч регулируемой мощности - идеальный инструмент для резки, обеспечивающий качественную, гладкую поверхность реза широкого спектра материалов. Применение в лазерной резке металла точных координатных столов (1500 Х 2500 мм) снимает ограничения по геометрической сложности вырезаемых изделий. Используемое программное обеспечение позволяет быстро создавать технологические программы и легко импортировать графическую информацию. Продолжение

Лазерная гравировка - технология, позволяющая наносить изображения на любые материалы, не прикасаясь к их поверхности. С помощью лазерного луча с поверхности удаляется небольшой слой материала, что приводит к образованию рельефного изображения. При меньших мощностях можно получить только изменение цвета поверхности либо ее структуры. Гравируем любую представительскую продукцию: брелки, зажигалки, визитницы, ручки, фляжки, часы и т.д.
На основе этих видов деятельности мы также можем изготовить для вас: гардеробные номерки (металл, пластик), бейджи, шильды (сувенирные, технические), офисные таблички, фасадные таблички, наградные плакетки и дипломы , эксклюзивные призы и сувениры. Продолжение

Интересное о лазерной резке и гравировке

Комментарии

16 мая 2008 в 13:11
 
Познавательно. Проголосовал. Только темы "Применение лазера" и "Использование лазера" начинаются идентично.
21 октября 2008 в 20:33
 
+1Это очень интересно,много нового!!! жаль я искал о использовании фемтосекундных лазеров в световых шоу:(

Оставить комментарий

Поделиться с друзьями

Share on Twitter