Презентация "лазери". Презентация по физика на тема: "Лазери" Приложение на лазерите във военното дело презентация

Ученик Абалуев Егор 11 "б"

Оптичните квантови генератори, чието излъчване е във видимата и инфрачервената област на спектъра, се наричат ​​лазери.

Лазерът е устройство, в което енергията, например термична, химическа, електрическа, се преобразува в енергията на електромагнитно поле - лазерен лъч

Атомът е във възбудено състояние за около 10 -8 s, след което спонтанно (спонтанно) преминава в основно състояние, излъчвайки квант светлина.

Спонтанното излъчване възниква при липса на външно въздействие върху атома и се обяснява с нестабилността на неговото възбудено състояние.

Ако един атом е изложен на външно въздействие, тогава неговият живот във възбудено състояние се намалява и излъчването ще бъде принудено или индуцирано. Концепцията за стимулирано излъчване е въведена през 1916 г. от А. Айнщайн.

Стимулираното излъчване се отнася до излъчването на възбудени атоми под въздействието на индуцирана падаща светлина.

1940 г. В. А. Фабрикант (възможността за използване на явлението стимулирано излъчване) 1954 г. Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и К. Таунс (създаване на микровълнов генератор) 1963 г. Н. Г. Басов, А. М. Прохоров и К. Таунс са удостоени с Нобелова награда за история от изобретяването на лазера.

Насоченост Монохроматичност Кохерентност Интензитет Свойства на лазерното лъчение.

При работа с лазер често се използва система от три атомни енергийни нива, второто от които е метастабилно с време на живот на атома в него до 10 -3 s.

Тристепенна схема на оптично изпомпване. Показани са „времената на живот“ на нивата E2 и E3. Ниво E2 е метастабилно. Преходът между нивата E3 и E2 е неизлъчващ. Лазерният преход се осъществява между нива E2 и E1.

Лазерът обикновено се състои от три основни елемента: * Източник на енергия (помпещ механизъм) * Работна течност; * Система от огледала ("оптична кухина").

Основната част на рубинен лазер е рубинен прът. Рубинът се състои от атоми Al и O с примес на атоми Cr. Атомите на хрома придават цвета на рубина и имат метастабилно състояние.

Лазерите са способни да създават лъчи светлина с много малък ъгъл на отклонение. Всички фотони на лазерната светлина имат еднаква честота (монохроматичност) и една и съща посока (консистенция). Лазерите са мощни източници на светлина (до 10 9 W, т.е. повече от мощността на голяма електроцентрала).

Обработка на материали (рязане, заваряване, пробиване); В хирургията вместо скалпел; В офталмологията; холография; Комуникация чрез оптични влакна; Лазерно определяне на разстояние; Използване на лазерен лъч като носител на информация.

Слайд 2

Историческа справка Принципът на действие на лазера Свойства на лазерното лъчение Видове лазери Приложение на лазерите

Слайд 3

Историческа справка

През 1940г Руският физик V.A. Fabrikant посочи възможността за използване на явлението стимулирано излъчване за усилване на електромагнитните вълни. През 1954г Руските учени Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и независимо от тях американският физик Чарлз Таунс са използвали явлението стимулирано излъчване, за да създадат микровълнов генератор с дължина на вълната 1,27 cm. През 1963г Н. Г. Басков и А. М. Прохоров и К. Таунс са удостоени с Нобелова награда. През 1960г Американският учен Т. Мейман успя да създаде квантов генератор, който индуцира излъчване в оптичния диапазон. Новият генератор беше наречен "лазер".

Слайд 4

Принцип на действие на лазера

На ниво 3 атомите имат „време на живот“ от около 10-8s, след което спонтанно преминават в състояние 2, без да излъчват енергия. „Времето на живот“ на ниво 2 е 10-3 s. Създава се „пренаселеност“ от това ниво с възбудени атоми. Атомите, които „пренаселват“ 2-ро ниво, спонтанно се преместват на първо ниво, излъчвайки голямо количество енергия. При нормални условия атомите са в най-ниско енергийно състояние. Поради поглъщането на вълновата енергия някои от атомите преминават в по-високо енергийно състояние (енергийно ниво 3).

Слайд 5

Свойства на лазерното лъчение

Лазерите създават лъчи светлина с малък ъгъл на отклонение (10-5 rad). Светлината, излъчвана от лазер, е монохроматична, т.е. Има само една дължина на вълната, един цвят. Лазерите са най-мощните източници на светлина: стотици и хиляди вата. Мощността на излъчване на Слънцето е 7·103 W, а за някои лазери е 1014 W.

Слайд 6

Видове лазери

Рубинен лазер Флаш лампа с огледален рефлектор "изпомпва" енергия в рубинен прът. В материала на пръчката се появява лавина от фотони, възбудени от светлинен проблясък. Отразена в огледалата, тя се усилва и избухва с лазерен лъч.

Слайд 7

Газови лазери Между огледалата има запечатана тръба с газ, който се възбужда от електрически ток. Неонът свети в червено, криптонът свети в жълто, аргонът свети в синьо.

Слайд 8

Газодинамичен лазер Подобен на реактивен двигател. Въглеродният окис се изгаря в горивната камера с добавяне на керосин, бензин или алкохол. В мощен газодинамичен лазер светлината произвежда струя горещ газ при налягане от десетки атмосфери. Бързайки между огледалата, газовите молекули започват да отделят енергия под формата на светлинни кванти, чиято мощност е 150 - 200 kW.

Слайд 9

Полупроводников лазер В полупроводниковия лазер слой между два полупроводника от различен тип (p-тип, n-тип) излъчва радиация. През този слой - не по-дебел от лист хартия - преминава електрически ток, който възбужда неговите атоми.

Слайд 10

Течен лазер Между огледалата се монтира течност с багрило в специален съд. Енергията на молекулата на багрилото се „изпомпва“ оптично с помощта на газови лазери. В тежките молекули на органичните багрила стимулираната емисия се появява незабавно в широк диапазон на дължина на вълната. С помощта на светлинни филтри се изолира светлина с една дължина на вълната.

Слайд 11

Приложения на лазери Лазерно рязане, заваряване, коване, пробиване и др.

Тънка волфрамова жица за електрически крушки се изтегля през дупки в диаманти, пробити от лазерен лъч. Рубинените лагери - камъни за часовници - се обработват на автоматични лазерни машини.

Слайд 12

Лазерният лъч изгаря всеки материал, дори и най-издръжливият и топлоустойчив. Лазерни машини за шлайфане на канали в ултра-малки лагерни пръстени.

Слайд 13

Приложение на лазерите в медицината

Хирургът държи лазерен скалпел в ръката си. Хирургията на очите, която преди е била много трудна (или невъзможна), сега може да се извърши амбулаторно.

Слайд 14

Червеният лъч на рубинения лазер преминава свободно през обвивката на червената топка и се абсорбира от синята, изгаряйки през нея. Следователно по време на хирургична операция светлинен лъч действа върху стената на кръвоносен съд, „без да забелязва“ самата кръв.

Слайд 15

Лазерен перфоратор "Ермед-303" за безконтактно вземане на кръв. Първият домашен лазерен апарат "Melaz-ST", използван в стоматологията.

Слайд 16

Приложение на лазерите в екологията

Багрилните лазери позволяват да се следи състоянието на атмосферата. Съвременните градове са покрити с „качулка“ от прашен, опушен въздух. Степента на неговото замърсяване може да се съди по това колко силно са разпръснати в него лазерни лъчи с различна дължина на вълната. В чист въздух светлината не се разпръсква; нейните лъчи стават невидими.

Слайд 17

Използването на лазери при кацане на самолети

При кацане самолетът се движи по равна траектория - глисада. Лазерното устройство, което помага на пилота, особено при лошо време, се нарича още „Глисада“. Неговите лъчи ви позволяват точно да навигирате във въздушното пространство над летището.

Слайд 21

Литература

S.V. Gromov Физика. 11 клас / М. „Просвещение”. 2002 г С. Д. Трънковски. Книга за лазерите / М. "Детска литература". 1988 г Голям енциклопедичен речник за ученици / М. „Голяма руска енциклопедия“. 2001 г Енциклопедия за деца. / М. Аванта. 2004 г Енциклопедичен речник на младия физик / М. “Педагогика-Прес”. 1997 г

Слайд 22

Слайд презентацията е проектирана от Любов Владимировна Усинина, учител по физика в Болшекустовската гимназия, 2007 г.

Вижте всички слайдове

Какво е лазер? ЛАЗЕР (оптичен квантов генератор) е устройство, което преобразува енергията на помпата (светлинна, електрическа, топлинна, химическа и др.) в енергията на кохерентен, монохроматичен, поляризиран и силно насочен радиационен поток. Думата "лазер" е съкращение от английската фраза "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - усилване на светлината чрез стимулирано излъчване.

Кратка история на появата на лазера 1916 г. - А. Айнщайн предсказва съществуването на явлението стимулирано излъчване на физическата основа на работата на всеки лазер - теоретична обосновка на това явление от П. Дирак - експериментално потвърждение на явлението на стимулирано излъчване от Р. Ладенбург и Г. Копферман - първият микровълнов генератор (амонячен мазер), създателите К. Таунс и независимо от него А. Прохоров и Н. Басов г-н - Т. Мейман демонстрира работата на първия оптичен квантов лазерен генератор . През следващите години настъпва бързо развитие и се изобретяват все повече и повече нови видове лазери (химически, полупроводникови, багрилни лазери и други).

ЛАЗЕР (оптичен квантов генератор) е устройство, което генерира кохерентни и монохроматични електромагнитни вълни във видимия диапазон поради стимулирано излъчване или разсейване на светлина от атоми (йони, молекули) на активната среда. Думата "лазер" е съкращение от английската фраза "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" - усилване на светлината чрез стимулирано излъчване. Нека разгледаме тези концепции по-подробно.

Лазерни приложения Уникалните свойства на лазерното лъчение са направили квантовите генератори незаменим инструмент в голямо разнообразие от области на науката и технологиите. Например: 1. Технически лазери 2. Лазерни комуникации 3. Лазери в медицината 4. Лазери в научните изследвания 5. Военни лазери

Технически лазери Високомощните непрекъснати лазери се използват за рязане, заваряване и запояване на детайли от различни материали. Високата температура на радиацията позволява да се заваряват материали, които не могат да бъдат съединени по друг начин (например метал с керамика). Високата монохроматичност на излъчването позволява лъчът да се фокусира в точка с диаметър от порядъка на микрон.

Технически лазери Идеално правият лазерен лъч служи като удобна „линийка“. В геодезията и строителството импулсните лазери се използват за измерване на разстояния на земята, като ги изчисляват въз основа на времето на движение на светлинен импулс между две точки. Прецизните измервания в промишлеността се правят с помощта на интерференцията на лазерни лъчи, отразени от крайните повърхности на продукта.

Лазерна комуникация Появата на лазерите революционизира комуникационните технологии и записването на информация. Има едно просто правило: колкото по-висока е носещата честота (по-малка дължина на вълната) на комуникационния канал, толкова по-голяма е неговата пропускателна способност. Ето защо радиокомуникациите, които първоначално усвоиха дългите вълни, постепенно преминаха към все по-къси вълни. Лазерен лъч може да предаде десетки хиляди пъти повече информация от високочестотен радиоканал. Лазерната комуникация се осъществява чрез оптични влакна - тънки стъклени нишки, светлината в които поради пълно вътрешно отражение се разпространява практически без загуба на много стотици километри. Лазерен лъч се използва за записване и възпроизвеждане на изображения (включително движещи се) и звук върху компактдискове.

Лазери в медицината Лазерната технология се използва широко в хирургията и терапията. Лазерен лъч, въведен през зеницата на окото, „заварява“ отлепената ретина и коригира дефектите на фундуса. Хирургичните операции, извършвани с „лазерен скалпел“, причиняват по-малко увреждане на живата тъкан. А лазерното лъчение с ниска мощност ускорява зарастването на рани и има ефект, подобен на акупунктурата, практикувана в ориенталската медицина (лазерпунктура).

Научни изследвания Изключително високата температура на радиацията и високата й енергийна плътност позволяват да се изследва материята в екстремно състояние, което съществува само в дълбините на горещите звезди. Правят се опити за осъществяване на термоядрена реакция чрез компресиране на ампула, съдържаща смес от деутерий и тритий, със система от лазерни лъчи (т.нар. инерционен термоядрен синтез). В генното инженерство и нанотехнологиите (технологии, които се занимават с обекти с характерни размери 10–9 m), лазерните лъчи изрязват, преместват и свързват фрагменти от гени, биологични молекули и части с размери около една милионна от милиметъра (10–9 m). За изследване на атмосферата се използват лазерни локатори (лидари).

Военни лазери Военните приложения на лазерите включват както използването им за откриване на цели и комуникации, така и използването им като оръжие. Предвижда се използването на лъчи от мощни наземни и орбитални химически и ексимерни лазери за унищожаване или извеждане от строя на вражески бойни спътници и самолети. Създадени са образци лазерни пистолети за въоръжение на екипажи на орбитални станции за военни цели.

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Презентацията на тема „Лазери и техните приложения” можете да изтеглите напълно безплатно от нашия уебсайт. Предмет на проекта: Физика. Цветните слайдове и илюстрации ще ви помогнат да ангажирате вашите съученици или публика. За да видите съдържанието, използвайте плейъра или ако искате да изтеглите отчета, щракнете върху съответния текст под плейъра. Презентацията съдържа 22 слайда(а).

Презентационни слайдове

Слайд 1

Слайд 2

Думата LASER е акроним, който означава усилване на светлината чрез стимулирано излъчване на радиация ((L) светлина (A) усилване (S) стимулирано от (E) излъчване на (R) радиация) и описва метод за генериране на светлина. Всички лазери са оптични усилватели, които работят чрез изпомпване (възбуждане) на активна среда, поставена между две огледала, едното от които предава част от радиацията. Активната среда е съвкупност от специално подбрани атоми, молекули или йони, които могат да бъдат в газообразно, течно или твърдо състояние и които, когато бъдат възбудени чрез изпомпващо действие, ще генерират лазерно лъчение, т.е. излъчват радиация под формата на светлинни вълни (наречени фотони). Изпомпването на течности и твърди вещества се постига чрез облъчването им със светлина от флаш лампа, а газовете се изпомпват с помощта на електрически разряд.

Какво е лазер?

Слайд 3

Свойства на лазерната светлина

Светлинният лъч е колимиран, което означава, че се движи в една и съща посока с много малко отклонение дори на много големи разстояния

Лазерната светлина е монохромна, състояща се от един цвят или тесен диапазон от цветове. Обикновената светлина има много широк диапазон от дължини на вълните или цветове

Лазерната светлина е кохерентна, което означава, че всички светлинни вълни се движат във фаза заедно във времето и пространството

Лазерът е устройство, което създава и усилва тесен, интензивен лъч кохерентна светлина

Слайд 4

Днес лазерите се използват широко в медицината, производството, строителството, геодезията, потребителската електроника, научните инструменти и военните системи. Има буквално милиарди лазери, които се използват днес. Те са част от такива познати устройства като скенери за баркод, използвани в супермаркетите, скенери, лазерни принтери и CD плейъри.

Приложения на лазери

Слайд 5

След изобретяването на рубинения лазер от Майман през 1960 г. са предложени много потенциални приложения. В областта на медицината възможностите на лазерите започват да се развиват по-бързо след 1964 г., когато е изобретен лазерът с въглероден диоксид, който скоро дава възможност на хирурзите да извършват много сложни процедури, използвайки фотони вместо скалпел за извършване на операции. Лазерната светлина може да проникне в тялото, извършвайки операции, които биха били почти невъзможни за извършване преди няколко години, с минимален риск или дискомфорт за пациента. По-късите (зелени) лазери се използват за "заваряване" на отлепената ретина и се използват за разтягане на протеинови молекули, за да се измери силата им и т.н.

Приложение на лазерите в медицината

Слайд 6

През 1964 г. е предложена възможността за използване на рубинен лазер за лечение на зъбен кариес, което привлича световно внимание. През 1967 г., докато се опитва да премахне кариес и да подготви кухина с помощта на рубинен лазер, той не успява да избегне увреждане на зъбната пулпа, въпреки добрите резултати, получени върху извадените зъби. По-късно подобни основни изследвания с CO2 лазер също се натъкнаха на този проблем. За да се сведе до минимум натрупването на топлина, бяха използвани импулсни лазери вместо непрекъснато излъчване. Допълнителни изследвания показват, че лазерът може да предизвика малък локален анестетичен ефект. По-нататъшното развитие доведе до създаването на лазер, който пробива изцяло емайла и дентина. В същото време лазерът запазва повече здрави зъбни тъкани. С днешните лазери практически няма нежелана топлина, шум или вибрации. При напускане на зъболекарския стол повечето пациенти не чувстваха болка, не трябваше да чакат упойката и изтръпването да преминат и изпитваха малък или никакъв следоперативен дискомфорт. Лазерите са прецизни и практически безболезнени и могат да променят начина, по който мислите за посещение при зъболекаря. Те могат да променят всичко.

Приложение на лазерите в денталната медицина

Слайд 7

Лазерите са значителен пробив в денталната медицина, както за венците и другите меки тъкани, така и за самите зъби. В днешно време широко се използват значителен брой лазерни технологии и методи на лечение. Днес лазерите се използват в следните области на стоматологията: Профилактика Пародонтология Естетична стоматология Ендодонтия Хирургия Имплантодонтия Протетика

Слайд 8

В момента лазерите се използват широко в дървообработващата промишленост и тяхната област на разпространение се разшири значително през последните години. Използването на лазери улеснява позиционирането на детайлите (видео), комбинирайки външните модели на два детайла, минимизирайки генерираните отпадъци и монтирайки сложни структурни елементи на сгради и конструкции. Лазерите, използвани в дървообработването, могат да произведат линия, пресечната точка на линии (за указване на центъра) или двуизмерно или триизмерно изображение (прожектори).

Лазерни системи в дървообработването

Слайд 9

като логически елементи за въвеждане и четене от запаметяващи устройства в компютри, лазерен принтер, оптично предаване на информация

Лазери в изчислителната техника

Слайд 10

Лазерът може да се използва и за безконтактни измервания на геометрични размери (междина, дължина, ширина, дебелина, височина, дълбочина, диаметър). С помощта на лазер можете да получите и сложни измервания: отклонение от вертикалността; степента на плоскост на повърхността; точност на профила; Възможно е да се получат производни величини като деформация и изпъкналост. Лазерните системи за измерване ви позволяват автоматично да наблюдавате параметрите на продукта и незабавно да промените параметрите на производствената линия, ако възникне отклонение. Продуктът е изключителен в тази област, тъй като притежава следните свойства: Много точен Позволява контрол на качеството и характеристиките на геометрично сложни части Не уврежда или разрушава повърхността на продукта Работи при всякакви условия върху всякакви повърхности Лесно интегриран в съществуващо производство линия

Лазери в размери

Слайд 11

Лазерна класификация

Лазери от клас I Не представляват опасност, когато се наблюдават непрекъснато или са предназначени да предотвратят излагането на хора на лазерно лъчение (като лазерни принтери)

Видими лазери от клас 2 (400 nm до 700 nm) Лазери, които излъчват видима светлина, която поради естествената човешка негативност обикновено не е опасна, но може да бъде, ако се гледа директно в лазерната светлина за продължителен период от време.

Лазери от клас 3a, които обикновено не са вредни при кратък контакт с окото, но могат да представляват опасност при гледане с помощта на събирателна оптика (оптична лупа или телескоп)

Клас 3b Лазери, които представляват опасност за очите и кожата, ако са изложени директно на лазерна светлина. Лазерите от клас 3b не произвеждат опасни дифузни отражения, освен на близко разстояние

Лазери от клас 4 Лазери, които представляват опасност за окото поради пряко, огледално и дифузно отражение. Освен това такива лазери могат да представляват опасност от пожар и да причинят изгаряния на кожата.

Слайд 12

ЗАЩИТА НА ОЧИТЕ - Всеки в операционната трябва да носи специални предпазни очила. Светлината, излизаща от лазера, може сериозно да увреди роговицата и ретината на незащитените очи. Очилата трябва да имат странична защита и да се носят върху обикновени очила. Лазерните предпазни очила трябва да са на разположение и да се носят от целия персонал в рамките на номиналната опасна зона на лазери от клас 3b и клас 4, където може да възникне експозиция, надвишаваща максимално допустимото. Коефициентът на поглъщане на оптичната плътност на лазерните предпазни очила за всяка дължина на лазерната вълна се определя от служителя по лазерна безопасност (LSO). Всички лазерни предпазни очила са ясно обозначени с оптичната плътност и дължината на вълната, срещу които очилата са предназначени да предпазват. Лазерните предпазни очила трябва да се проверят за повреди преди употреба. ОТРАЖЕНИЕ - Лазерната светлина се отразява лесно и трябва да се внимава да не се насочва лъчът върху полирани повърхности. ЕЛЕКТРИЧЕСКА ОПАСНОСТ - Вътрешните части на лазера носят високо напрежение и излъчват невидими лазерни лъчи без никакво екраниране. Само техници, обучени за електрическа и лазерна безопасност, са упълномощени да извършват вътрешна поддръжка.

Мерки за сигурност

Слайд 13

– вид оръжие с насочена енергия, базирано на използването на електромагнитно излъчване от високоенергийни лазери. Увреждащото действие на лазерните лъчи се определя главно от термомеханичните и ударно-импулсните ефекти на лазерния лъч върху целта. В зависимост от плътността на потока на лазерното лъчение, тези ефекти могат да доведат до временно ослепяване на човек или до разрушаване на корпуса на ракета, самолет и др. В последния случай, в резултат на топлинния ефект на лазера лъч, черупката на засегнатия предмет се стопява или изпарява. При достатъчно висока енергийна плътност в импулсен режим, наред с термичния, се осъществява ударно въздействие поради появата на плазма. В момента в САЩ продължава работата по създаването на авиационен лазерен оръжеен комплекс. Първоначално се планира да се разработи демонстрационен модел за транспортния самолет Boeing 747 и след приключване на предварителните проучвания да се премине към 2004 г. до етап на пълномащабно развитие. Към средата на 90-те години тактическите лазерни оръжия се считат за най-разработени, причинявайки щети на оптико-електронни устройства и човешки зрителни органи.