План 1. Лазер. 2. Його будова. 3. Історія винаходу. 4. Робота лазера. 5. Застосування лазера у техніці й науці.

Лазер пристрій для ґенерування або підсилення монохроматичного світла, створення вузького пучка світла, здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання і створювати винятково велику густину потужності випромінювання при фокусуванні (108 Вт/см² для високоенергетичних лазерів).

Зовнішня будова лазера

Внутрішня будова лазера

Найбільш розповсюдженою є класифікація лазерів за фізичими особливостями активного середовища: твердотільні solid-state laser напівпровідникові semiconductor laser волоконні fiber laser газові gas laser іонні ion laser молекулярні molecular laser рідинні dye laser газодинамічні gasdynamic laser хімічні chemical laser ексимерні eximer laser лазери на центрах забарвлення color centers laser фотодисоціаційні photodissociation laser лазери на вільних електронах free electron laser рентгенівські x-ray laser лазери з перебудовою довжини хвилі генерації tunable laser раманівські raman laser параметричні parametric laser

Історія винаходу лазерів 1916 А. Ейнштейн представляє концепт вимушеного випромінювання 1920 Й. Франк і Ф. Райхе підтвердили існування метастабільних станів в збудженому стані 1927 П. Дірак створює квантову теорію вимушеного випромінювання 1956 Н. Бломберг розробив теорію трирівневого твердотільного лазера 1959 Ґ. Ґоулд вводить термін ЛАЗЕР і подає креслення оптичного мазера в америкаське патентне бюро 1961 А.Ґ. Фокс і Т.Лі; Ґ.Д. Бойд і Дж.П. Ґордон створили теорію оптичних резонаторів з сферичними дзеркалами Д. Полані створив хімічний лазер на екзотермічних газових реакціях Р.В. Геллварт запропонував генерацію потужних лазерних імпульсів з допомогою модуляції добробності

1963 Л. Джонсон та інші представили перші перестроювані лазери на перехідних металах, наприклад Ni2+:MgF2(λ = 1,62 мкм...1,8 мкм ) 1965 Дж. Каспер і Дж. Піментал винайшли хімічний лазер на HCl, імпульсний з оптичним ініціюванням (λ = 3,5 мкм ) 1971 Г. Когельник і С. Шанк винайшли лазер на барвниках з розподіленим зворотнім звязком (Distributed Feedback) 1977 Дж. Мадейс та інші створюють перший лазер на вільних електронах 1991 М. Гаазе та інші отримали короткочасну генерацію з голубо-зеленого лазерного діода на базі селеніду цинку 1994 K. Ан та інші відкрили перший лазер на одному атомі (λ = 791 нм) 1996 С. Накамура створив перші ефективні голубі лазерні діоди на базі нітриду галію Р. Френд побудував полімерний лазер з оптичною накачкою В. Кеттерлє та інші; К. Моцума та інші відкрили перший атомний лазер – когерентне підсилення матеріальних хвиль при проходженні атомного резевруару

Робота лазера Збуджений атом може мимовільно (спонтанно) перейти на один з нижчих рівнів енергії, випромінивши при цьому квант світла. Світлові хвилі, випромінювані нагрітими тілами, формуються саме в результаті таких спонтанних переходів атомів і молекул. Спонтанне випромінювання різних атомів некогерентне. Однак, крім спонтанного випромінювання, існують випромінювальні акти ін. роду.

Великі можливості відкриваються перед лазерною технікою в біології й медицині. Лазерний промінь застосовується не тільки в хірургії, але й у терапії. Інтенсивно розвиваються методи лазерної локації й зв'язку. За допомогою лазерної техніки інтенсивно розробляються оптичні методи обробки передачі й зберігання інформації, методи голографічного запису інформації, кольорове проекційне телебачення.

Локація Місяця за допомогою рубінових лазерів і спеціальних кутових відбивачів, доставлених на Місяць, дозволила збільшити точність виміру відстаней Земля - Місяць до декількох см. Отримано обнадійливі результати в спрямованому стимулюванні хімічних реакцій.

Біологи навчилися створювати помилкові спогади за допомогою лазера. Штучно стимулюючи нейрони в мозку у мух у відповідь на певний стимул, учені змогли з'ясувати, які з них беруть участь в процесі запам'ятовування. Дослідники, що працюють з комахами, достатньо давно встановили, що процес навчання у мух пов'язаний з роботою грибоподібних тіл - парних структур, присутніх мозку членистоногих.

Лазерна корекція – популярна в світі методика відновлення зору. Промінь лазера з винятковою точністю випарює дуже тонкий шар рогівки, змінюючи її кривизну. Це дозволяє змінити заломлення світла в оці, сфокусувати його прямо на сітківку і отримати чітке зображення предметів на різних відстанях.

За останні 3-5 років на будь-якій великій стоматологічній виставці можна побачити різноманітні лазерні системи, які використовуються в стоматології. Давно і ефективно використовується СО2 – лазери для виконання практично будь- яких робіт (від скальпеля до роботи по поверхності ткані) на мяких тканинах. Поява лазерних систем для роботи на твердих тканях (емаль, дентин, кістка) – новинка вітчизняного ринку 1999р.

Фізики з університета Мичигана використали незвичайно потужний лазер. «Якби ви могли помістити в космос гігантське збільшуване стікло і зосередити сонячне світло, падающе на Землю, на одну піщинку ви получили інтенсивністьсвітла,яка досягається в нашому лазерному пучку ", розказали учені.

Новий концепт пішохідної доріжки є ідеальним засобом, який запобігає проїзду на червоне світло. Концепт "Віртуальна стіна" названий так не випадково - відразу після включення зеленого світла для пішохода включається своєрідний екран, з променів лазера, який демонструє водієві пішоходів.

Лазер використали у супутниковому зв'язку 2009р. На орбіті вперше був проведений експеримент з використання лазерних променів для зв'язку між супутниками. Лазерні установки для супутників були розроблені за допомогою учених з Фраунгоферівського інституту лазерних технологій.

Японське космічне агентство планує налагодити технологію збору сонячної енергії у відкритому космосі та транспортування її на землю за допомогою лазерних променів та мікрохвиль. В умовах гострої нестачі власних енергоресурсів та сильної залежності від імпортних енергоносіїв, Японія довгий час залишається одним з лідерів з використання відновлюваних джерел енергії.

Американські фізики Військово-морської дослідницької лабораторії розробили технологію, яка дозволяє отримувати з води звук за допомогою лазерного променя. Проходячи крізь товщу води, лазер іонізує її («зриває» з молекул води електрони). Іонізована вода перегрівається за температуру кипіння. Бульбашки пари лопаються, проводячи звукові хвилі.

Лазерні імпульси, давно застосовуються ученими, які не мають недостатків штучного світла, але випромінювання лазерів обхвачує в найкращому випадку вузький спектральний діапазон. Звичайно, що поява джерела, маючи в собі властивості випромінювання спіралі лазера, здійснила б переворот в області точних вимірів.

Нанотрубки утворені атомами вуглецю, якщо на графіт діяти надвисокою температурою, наприклад, лазером чи електрострумом. Розмір розжареної нанотрубки – одна пятдесятитисячна людської косини.

Робимо лазер з фонарика і прилада CD-ROM. Опис: Зробить лазер можна самому, в домашніх умовах з DVD привода,не обовязково робочого, лопає воздушні шаріки, ріже пакети і багато іншого.

Лінійний лазерний нівелір GLL 2-50, використовується для швидкого вирівнювання ліній. Висока видимість лазерних променів в робочому діапазоні 20 м-кодів.Режим вертикальних, горизонтальних і перехресних променів для точного вирівнювання.Надійний дизайн з з м'якою накладкою захищає від ударних навантажень.

Застосування лазерів у техніці

Лазери збільшать швидкість жорстких дисків HDD в 100 разів. Наш час - це ера оптичних носіїв інформації. Гнучкі диски та інші магнітні носії все більше витісняються USB флешки, компакт- дисками, дисками DVD і Blu Ray.

Ми звикли, що годинник має циферблат, але деякі не мають. Це новий концепт годинника Alessi Laser Shot, де як циферблат служить рука власника, куди цифри проектуються променями лазера.