Lazery-Fizika-i-Primenenie

1.

Лазеры: Физика и Применение
Презентация для 11 класса

2.

Что такое лазер?
Аббревиатура LASER
Уникальный Источник Света
Прорыв XX века
L ight Amplification by S timulated
Лазер излучает когерентный,
Открытие лазера стало революцией в
Emission of Radiation — усиление света
монохроматический и направленный
оптике, изменившей научные
посредством вынужденного излучения.
свет, что делает его отличным от
исследования и технические решения
обычных источников.
во многих отраслях.

3.

Принцип работы лазера
01
02
Накачка энергии
Инверсия населённости
Активная среда лазера (газ,
В результате накачки, большинство
кристалл, полупроводник) получает
атомов или молекул активной среды
энергию из внешнего источника —
переходят в возбуждённое состояние,
это может быть свет мощной лампы,
где они имеют более высокую
электрический разряд или
энергию, чем в обычном, или
химическая реакция.
основном состоянии. Это ключевое
условие для лазерной генерации.
03
Стимулированное излучение
Возбуждённый атом, взаимодействуя с пролетающим мимо фотоном,
испускает идентичный ему ф отон. Эти два ф отона имеют одинаковую
энергию, частоту, фазу, поляризацию и направление распространения, что
приводит к усилению света.

4.

Компоненты лазера
Ключевые Элементы Лазерной Системы
Для функционирования лазера необходимы три основных компонента,
каждый из которых играет свою уникальную роль в процессе генерации
лазерного излучения.
Активная среда: Это "сердце" лазера, где происходит усиление
света. Она определяет основные характеристики лазера, такие как
длина волны излучения и мощность.
Источник накачки: Обеспечивает энергию, необходимую для
перевода атомов активной среды в возбуждённое состояние. Без
него лазер не сможет работать.
Оптический резонатор: Система зеркал, которая многократно
отражает фотоны через активную среду, усиливая излучение и
ф ормируя узкий, направленный луч.

5.

Виды лазеров и их особенности
Твердотельные лазеры
Газовые лазеры
Примеры: Рубиновый лазер, Nd:YAG лазер. Отличаются высокой
Примеры: Гелий-неоновый, CO2-лазеры. Известны своей высокой
мощностью и стабильностью. Используются в промышленности
точностью и когерентностью. Применяются в метрологии,
для резки и сварки, а также в медицине.
спектроскопии и для высокоточной резки материалов.
Полупроводниковые лазеры
Лазеры на красителях и эксимерные
Компактные и энергоэф ф ективные. Широко используются в
Предоставляют возможность настройки длины волны излучения.
бытовой электронике (DVD/Blu-ray плееры), волоконно-оптической
Находят применение в сложных научных исследованиях,
оптической связи и лазерных указках.
ф отохимии и некоторых медицинских процедурах.

6.

Свойства лазерного излучения
1
Монохроматичность
Лазерный луч состоит из света одной длины волны, что проявляется в его чистом, насыщенном цвете. Это делает лазеры
идеальными для точных измерений и спектроскопии.
2
Когерентность
Все волны в лазерном луче колеблются синхронно, "в фазе". Это свойство позволяет фокусировать лазерный свет в очень
маленькое пятно с огромной интенсивностью.
3
Направленность
Лазерное излучение распространяется в виде очень узкого, практически не расходящегося луча. Это позволяет передавать
энергию и информацию на большие расстояния без значительных потерь.
4
Высокая интенсивность
Благодаря когерентности и направленности, лазерный свет может быть сфокусирован до экстремально высокой плотности энергии,
что открывает возможности для лазерной резки, сварки и хирургии.

7.

Безопасность при работе с лазерами
Классификация лазеров
Защита глаз и кожи
Лазеры делятся на четыре класса опасности (I, II, IIIa, IIIb,
Обязательно используйте специальные защитные очки,
IV) в зависимости от их мощности и потенциального вреда
соответствующие длине волны и мощности лазера. Избегайте
для глаз и кожи. Класс I — безопасные, класс IV —
прямого и отраженного попадания лазерного луча на
чрезвычайно опасные.
незащищенную кожу.
Примеры несчастных случаев
Меры предосторожности
Несоблюдение мер безопасности может привести к
Работайте только в специально оборудованных помещениях,
необратимому повреждению сетчатки глаза, ожогам кожи.
помещениях, с доступом к системе аварийного отключения.
Истории показывают, что даже кратковременное воздействие
Никогда не направляйте лазер на людей или животных.
мощного лазера может вызвать слепоту.
Обучение и соблюдение инструкций по безопасности
критически важны.

8.

Инновации и перспективы лазерных технологий
Квантовые вычисления
Квантовые лазеры
Разработка новых лазеров на основе
квантовых эффектов, открывающих пути к
созданию сверхточных приборов и новых
материалов.
Лазеры играют ключевую роль в создании и
манипулировании кубитами, что является
основой для будущих квантовых
компьютеров.
Энергоэффективные лазеры
Активное развитие компактных и
мощных лазеров с низким
энергопотреблением для портативных
Медицинские прорывы
Новые лазерные технологии расширяют
возможности в диагностике, хирургии и
терапии, позволяя проводить менее
инвазивные и более точные процедуры.
устройств и экономичных систем связи.
Космические исследования
Лазеры используются для связи с
космическими аппаратами, измерения
расстояний до Луны и планет, а также для
создания двигателей нового поколения.

9.

Итоги и выводы
Лазеры — уникальный источник света: Их особые свойства, такие как
монохроматичность, когерентность и направленность, делают их
незаменимыми во многих областях.
Физика лазеров: Основана на ф ундаментальных принципах квантовой
механики, таких как стимулированное излучение и инверсия населённости.
Многообразие видов и применений: От твердотельных гигантов до
миниатюрных полупроводниковых лазеров, они преобразуют мир от
медицины до промышленности и связи.
Кл юч к сов ременны м тех нол огиям: Понимание принципов работы
лазеров открывает двери к новым открытиям и созданию инновационных
решений в будущем.
Лазеры продолжают оставаться одной из самых динамично развивающихся
областей науки и техники, постоянно предлагая новые возможности для
человечества.