Оптическое излучение

1.

ЛАМПА НАКАЛИВАНИЯ. СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА. СОЛНЦЕ. ЛАЗЕР.
В ЧЕМ РАЗНИЦА В ГЕНЕРАЦИИ СВЕЧЕНИЯ –
ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ПОДГОТОВИЛИ СТУДЕНТЫ ГР. 5283:
АВДЕЕНКО Е.А, БОРИСОВ Н.Р., КОВАЛЕНКО С.Д., ПАВЛОВА В.А.

2.

ОПТИЧЕСКОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ
Оптическое излучение
это электромагнитное излучение
с длиной̆ волны λ в диапазоне от
0,1 мкм до 1000 мкм.
Различают 3 спектра О. и.:
• ультрафиолетовое (УФ) излучение:
λ = 0,1...0,38 мкм;
• видимое излучение: λ = 0,38...0,78 мкм;
• инфракрасное излучение:
λ = 0,78...1000 мкм.

3.

КЛАССИФИКАЦИЯ
ОПТИЧЕСКОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ
• Природа
возникновения
люминесцентное излучение);
(тепловое
• Степень
однородности
спектрального
(монохроматическое, немонохроматическое);
излучение,
состава
• Степень упорядоченности ориентации электрического
и магнитного векторов (естественное, поляризованное
линейно, по кругу, эллиптически);
• Степень рассеяния потока излучения (направленное,
диффузное, смешанное)

4.

АБСОЛЮТНО
ЧЕРНОЕ ТЕЛО
это идеальное нагретое тело
Среди
тел
Солнечной
системы
свойствами
абсолютно чёрного тела в
наибольшей
степени
обладает Солнце
Установлено, что спектральный состав
излучения абсолютно черного тела не
зависит от его химической природы, а
определяется только температурой тела.

5.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА
ОПИСЫВАЮТСЯ ДВУМЯ ЗАКОНАМИ
ЗАКОН
СМЕЩЕНИЯ
ВИНА
позволяет определить длину
волны λ мах, на которую
приходится
максимальная
мощность излучения:
ЗАКОН
СТЕФАНАБОЛЬЦМАНА
позволяет рассчитать
суммарную мощность
излучения
R,
испускаемого
единицей
площади
абсолютно
черного
тела на всех длинах
волн.

6.

ПРИМЕРЫ ГЕНЕРАЦИИ
СВЕТА:
НАГРЕТОЕ ТЕЛО
Лампа накаливания, где нагретое тело – нить из
вольфрама
СВЕЧЕНИЕ ГАЗОВ ИЛИ ПАРОВ МЕТАЛЛОВ
Газоразрядные
люминесцентная
лампы,
например,
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СТРУКТУРЫ
Светодиод, лазер

7.

Солнце состоит из нескольких слоев, которые можно
разделить на верхние и внутренние слои.
Верхние слои Солнца включают в себя корону, хромосферу
и фотосферу, а также солнечный ветер. Внутренние слои это,
прежде всего, солнечное ядро, зона лучистого переноса
(или радиационная) и конвективная зона.
СОЛНЦЕ

8.

ПРИНЦИП ГЕНЕРАЦИИ
ИЗЛУЧЕНИЯ
В
СОЛНЦЕ
ГЛАВНУЮ
ВЫДЕЛЕНИИ
ЭНЕРГИИ
ТЕРМОЯДЕРНЫЕ
ПРОИСХОДЯЩИЕ В ЯДРЕ
РОЛЬ
В
ИГРАЮТ
РЕАКЦИИ,

9.

ЛАМПА
НАКАЛИВАНИЯ
Лампа накаливания —
это пример источника
с нагретым телом.
Несмотря на то, что они
впервые появились во
второй
половине
XIX
века, такие лампочки все
еще часто используются.

10.

ПРИНЦИП
РАБОТЫ
ЧЕРЕЗ ВОЛЬФРАМОВУЮ НИТЬ
ПРОХОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК,
ОНА НАГРЕВАЕТСЯ И НАЧИНАЕТ
ИСПУСКАТЬ ИЗЛУЧЕНИЕ, В ТОМ
ЧИСЛЕ, В ВИДИМОМ СПЕКТРЕ.
ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО ЛАМПЫ
ПОЧТИ
НЕ
МЕНЯЛОСЬ
С
МОМЕНТА
ЕЁ
СОЗДАНИЯ

11.

СВЕТОДИОДНАЯ
ЛАМПА
СВЕТОДИОДНАЯ ЛАМПА — ЭТО
СЛЕДУЮЩИЙ
ЭТАП
РАЗВИТИЯ
ИСКУССТВЕННЫХ
ИСТОЧНИКОВ
СВЕТА
ВПЕРВЫЕ
СВЕТОДИОДНАЯ
ЛАМПА
БЫЛА
СКОНСТРУИРОВАНА В 1962 ГОДУ, А С НАЧАЛА 1990-Х
ГОДОВ ДАННЫЕ ЛАМПЫ НАЧАЛИ СТРЕМИТЕЛЬНО
РАСПРОСТРАНЯТЬСЯ
БЛАГОДАРЯ
ОТКРЫТИЮ
СВЕТОДИОДОВ, ИЗЛУЧАЮЩИХ БЕЛЫЙ СВЕТ

12.

ПРИНЦИП
РАБОТЫ
ПРИНЦИП
РАБОТЫ
СВЕТОДИОДНЫХ
ЛАМП
ОСНОВАН НА ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ В
ПОЛУПРОВОДНИКАХ
ПРОХОЖДЕНИЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ТОКА
В
СВЕТОДИОДАХ ПРИВОДИТ К ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ
ЭЛЕКТРОДОВ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ УРОВНЕ, ЧТО
ВЫЗЫВАЕТ ВИДИМОЕ СВЕЧЕНИЕ.
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ КРИСТАЛЛ – ЭТО СЕРДЦЕ
СВЕТОДИОДА

13.

СРАВНЕНИЕ
СВЕТОДИОДНОЙ ЛАМПЫ
И ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ
СВЕТОДИОДНАЯ
ЛАМПА
БОЛЕЕ
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНАЯ
АЛЬТЕРНАТИВА
ЛАМПЕ
НАКАЛИВАНИЯ,
ВЕДЬ
ОНА
ЭКОНОМНЕЕ
В
ИСПОЛЬЗОВАНИИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, ГОРАЗДО ДОЛГОВЕЧНЕЕ
И БЕЗОПАСНЕЕ

14.

ЛАЗЕР
• Лазер создаёт узкий, яркий и направленный луч света.
• В отличие от обычных источников света, он почти не
рассеивается.
• Лазеры широко применяются в медицине, технике,
промышленности и науке.

15.

ИСТОРИЯ ЛАЗЕРА
СОЗДАН МАЗЕР (ТАУНС, БАСОВ,
ПРОХОРОВ)
1950-Е
191
ЭЙНШТЕЙН ПРЕДЛОЖИЛ
7
ИДЕЮ ВЫНУЖДЕННОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ.
196
0
ПЕРВЫЙ РУБИНОВЫЙ
ЛАЗЕР
ТЕОДОРА МЭЙМАНА.
1980-Е
ЛАЗЕРЫ СТАЛИ
ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ В
ПРИНТЕРАХ, СКАНЕРАХ И
АУДИОТЕХНИКЕ

16.

КАК РАБОТАЕТ ЛАЗЕР
• АТОМЫ
АКТИВНОЙ
СРЕДЫ
ПОЛУЧАЮТ
ЭНЕРГИЮ
И
ПЕРЕХОДЯТ В ВОЗБУЖДЁННОЕ СОСТОЯНИЕ.
• ФОТОН ЗАПУСКАЕТ ЦЕПНУЮ РЕАКЦИЮ — ВЫНУЖДЕННОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ.
• В РЕЗОНАТОРЕ СВЕТ ОТРАЖАЕТСЯ МЕЖДУ ЗЕРКАЛАМИ И
УСИЛИВАЕТСЯ.
ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ
1. АКТИВНАЯ СРЕДА — МАТЕРИАЛ, В КОТОРОМ ЛАЗЕРА
РОЖДАЕТСЯ ЛАЗЕРНЫЙ СВЕТ.
2.ИСТОЧНИК НАКАЧКИ — ЛАМПА, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
ИЛИ ДРУГОЙ ЛАЗЕР.
3.РЕЗОНАТОР — ДВА ЗЕРКАЛА, ОДНО ИЗ КОТОРЫХ
ЧАСТИЧНО ПРОПУСКАЕТ ЛУЧ НАРУЖУ.

17.

• КОГЕРЕНТНОСТЬ
—
СВЕТОВЫЕ
ВОЛНЫ
ИДУТ
СИНХРОННО.
• МОНОХРОМАТИЧНОСТЬ — ЛУЧ ОДНОГО ЦВЕТА.
• ВЫСОКАЯ НАПРАВЛЕННОСТЬ — ЛУЧ ОСТАЁТСЯ УЗКИМ
НА БОЛЬШОМ РАССТОЯНИИ.
• ВЫСОКАЯ МОЩНОСТЬ ПОЗВОЛЯЕТ ПРИМЕНЯТЬ ЛАЗЕРЫ
ДЛЯ РЕЗКИ МАТЕРИАЛОВ.
ОСОБЕННОСТИ
ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

18.

• МЕДИЦИНА:
ТОЧНЫЕ
ОПЕРАЦИИ,
ПРИЖИГАНИЕ ТКАНЕЙ, КОРРЕКЦИЯ ЗРЕНИЯ.
• СВЯЗЬ:
ПЕРЕДАЧА
ДАННЫХ
ПО
ОПТОВОЛОКНУ.
• ПРОМЫШЛЕННОСТЬ:
ЛАЗЕРНАЯ
РЕЗКА,
СВАРКА, ГРАВИРОВКА.
• РАЗВЛЕЧЕНИЯ: ЛАЗЕРНЫЕ ШОУ, ПРОЕКТОРЫ,
ЛАЗЕРТАГ.
ПРИМЕНЕНИЕ

19.

В ЧЕМ ЖЕ РАЗНИЦА?
СОЛНЦЕ
И
ЛАМПА
НАКАЛИВАНИЯ
ГЕНЕРИРУЮТ ОПТИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
В СВЯЗИ С ЗАКОНАМИ ТЕПЛОВОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ И ЯВЛЯЮТСЯ ПРИМЕРАМИ
ИСТОЧНИКОВ СВЕТА С НАГРЕТЫМ ТЕЛОМ
РАБОТА
СВЕТОДИОДНОЙ
ЛАМПЫ
И
ЛАЗЕРА ОСНОВАНА НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ

20.

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!