Урок в 11 классе по теме «Лазеры» Учитель физики Рандина Е.Н год.

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

В возбуждённом состоянии атом находится около с, после чего самопроизвольно (спонтанно) переходит в основное состояние, излучая при этом квант света.

Спонтанное излучение происходит при отсутствии внешнего воздействия на атом и объясняется неустойчивостью его возбуждённого состояния.

Если же атом подвергается внешнему воздействию, то время его жизни в возбуждённом состоянии сокращается, а излучение уже будет вынужденным или индуцированным. Понятие о вынужденном излучении было введено в 1916 г А. Эйнштейном.

Вынужденное излучение происходит в результате воздействия на возбуждённый атом кванта света, частота которого совпадает с частотой его спонтанного излучения. Атом при этом переходит на более низкий энергетический уровень, и к первичному фотону добавляется ещё один фотон, ничем не отличающийся от первого. Падающее на атом излучение удваивается, затем может образоваться «лавина» фотонов.

Оптические квантовые генераторы, излучение которых лежит в видимой и инфракрасной области спектра, называются лазерами.

При работе лазера часто используется система трёх энергетических уровней атома, второе из которых – метастабильное со временем жизни атома в нём до с.

Основная деталь рубинового лазера – рубиновый стержень. Рубин состоит из атомов Al и O с примесью атомов Cr. Именно атомы хрома придают рубину цвет и имеют метастабильное состояние. На стержень навита трубка газоразрядной лампы, называемой лампой накачки. Служит для передачи атомам хрома квантов энергии для перехода из основного состояния в метастабильное. Очень быстро образуется «перенаселённость» метастабильного уровня.

Один из торцов стержня зеркальный (для как можно большей задержки фотонов внутри стержня и вызывания как можно большего числа актов вынужденного излучения), другой – полупрозрачный (через него выходит лазерное излучение). Боковая поверхность стержня непрозрачная.

1) Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения. 2) Все фотоны лазерного излучения имеют одинаковую частоту (монохроматичность) и одно и то же направление (согласованность). 3) Лазеры являются мощными источниками света (до 10 9 Вт, т.е. больше мощности крупной электростанции).

- Обработка материалов (резание, сварка, сверление); - В хирургии вместо скальпеля; - В офтальмологии; - Голография; - Связь с помощью волоконной оптики; - Лазерная локация; - Использование лазерного луча в качестве носителя информации.

Проверь себя 1. В 2. В 3. В 4. Г 5. А 6. Б

§ 96 Упр По желанию – презентации «Лазеры, их виды, принцип действия» «История создания лазера»