Презентация на тему "Квантовий генератор"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Квантовігенератори. Лазери

• 
  Слайд 2
  

  Квантовийгенератор - загальнаназваджерел електромагнітноговипромінювання, щопрацюють на основі вимушеноговипромінюванняатомів і молекул. Залежновід того, хвиліякоїдовжини випромінюєквантовий генератор, вінможеназиватися по різному: лазер, мазер, разер, газер.

• 
  Слайд 3
  

  Атом не можетривалий час перебувати у збудженомустані — через деякий час (порядку 10-8с) він переходить в умовностабільнийабостабільний стан. Такийсамочинниййогоперехідз одного енергетичного стану в іншийсупроводжується, як правило, спонтаннимвипромінюванням кванта світлапевноїчастоти. Оскількицевідбуваєтьсязкожним атомом довільно, то за звичайних умов спостерігаєтьсяспонтанневипромінюваннясвітла атомами, яке в сукупностієрізночастотним, немонохроматичнимінекогерентним за своєю природою.

• 
  Слайд 4
  

  Електромагнітневипромінюванняпевноїчастоти (довжинихвилі) називаютьмонохроматичним; випромінювання, щомаєоднакову фазу, єкогерентним У 1917 р. А. Ейнштейн припустив, що за певних умов випромінюванняможе бути вимушеним. Зокрема, якщоелектрон в атомі переходить з одного енергетичногорівня на іншийпіддієюзовнішньогоелектро-магнітного поля, частота якогозбігаєтьсяз  власною  частотою   квантового  переходу електрона   то  випроміню-ваннябуде індукованим.

• 
  Слайд 5
  

  Індукованеелектромагнітневипромінюванняємонохроматичнимікогерентним. Особливістютакого випромінюванняє те, щовонопоширюється в тому самому напрямку, щойпадаючесвітло, ємонохроматичнимікогерентнимз ним, тобто не відрізняєтьсявідпоглинутої атомом електромагнітноїхвиліні за частотою, ні за фазою, ні за поляризацією. Інакшекажучи, внаслідокпроходженняелектромагнітноїхвилікрізьречовинуможевідбуватисякогерентнепідсиленнясвітла за рахунокіндукованоговипромінювання

• 
  Слайд 6
  

  Таке підсилення можливе лише тоді, коли більшість атомів речовини перебуває у збудженому метастабільному стані. З цією метою можна використовувати різні способи активізації речовини. Зокрема, в рубінових лазерах це робиться за допомогою потужної лампи, яка змушує електрон до квантового переходу на вищий рівень за рахунок поглинання фотона. У такому стані атом може перебувати недовго, і тому через деякий час він повертається у стабільний стан, випромінюючи при цьому світло з частотою падаючого випромінювання. Це явище, передбачене ще А.Ейнштейном, покладено в основу принципу дії квантових генераторів і підсилювачів.

• 
  Слайд 7
  

  У 1954 р. російськівчені М. Г. Басов і О. М. Прохоров та незалежновід них у 1955 р. американськийфізик Ч. Таунс створили перший квантовийпідсилювачелектромагнітноговипромінювання в діапазонірадіохвиль так званий мазер. У 1964 р. вони булиудостоєніНобелівськоїпремії за фундаментальніпраці в галузіквантовоїелектроніки. У 1960 р. американськийфізик Т. Мейман створив на кристалірубіна перший квантовий генератор оптичногодіапазону, названий лазером.

• 
  Слайд 8
  

  Рубіновийлазер складаєтьсязкристаларубіна, виготовленого у формістрижня 1 зплоскопаралельнимиторцями2. Один ізторцівроблятьдзеркальним, а другий — напівпрозорим. Рубіновийстриженьохоплюєспіральнагазорозрядна лампа імпульсного режиму 3, у спектрівипромінюванняякоїєелектромагнітнахвилязбуджувальноїчастоти.

• 
  Слайд 9
  

  Лазер — абревіатурасліванглійськоговиразу «Light AmplificationbyStimulated Emission of Radiation» (підсиленнясвітла за допомогоювимушеноговипромінювання) За допомогоюлазерівможнадосягатиінтенсивностікороткочаснихімпульсів 1014Втсм2 , щоперевищуєінтенсивністьвипромінюванняСонця в 1010 разів У підсиленніосновну роль відіграютьхвилі, щопрямуютьуздовжосістрижня. Багаторазововідбиваючисьвідплоскопаралельнихторців, вони створюютьінтенсивнемонохроматичнекогерентневипромінювання.

• 
  Слайд 10
  

  Лазерневипромінюванняхарактеризуєтьсяпевнимивластивостями, яківирізняютьйогосередіншихджерелсвітла. Насампередцевузькоспрямованепроміннязмалим кутом розходження (до 10-5рад). Внаслідокцьогоможлива точна локалізаціяпроменяійоговибірковадія на атоми, іони, молекули, яка викликаєфотохімічніреакції, фотодисоціацію та іншіфотоелектричніявища. Цяйоговластивістьвикористовується в лазернійхімії, технологіяхзаписуінформації на лазерних дисках, лікуваннізорутощо.

• 
  Слайд 11
  

  Вийнятковамонохроматичністьікогерентність лазерного випромінюваннядаєзмогувикористовуватийого в побудовістандартівчастоти, спектроскопії, голографії, волоконнійоптиці, вастрофізичнихдослідженняхнебеснихтіл, тощо. Наприклад, за допомогоюлазерноїлокаціївдалосяуточнитипараметрирухуМісяцяіВенери, швидкістьобертанняМеркурія, наявність атмосфер у планет.

• 
  Слайд 12
  

  Високасконцентрованістьенергії лазерного променядаєзмогудосягтизначноїінтенсивностівипромінювання, надвисоких температур ітисків. Цевикористовують у зварюваннііплавленніметалів, для одержаннянадчистихматеріалів, у лазернійхірургії, під час термоядерного синтезу тощо. З появоюлазерівзапочаткованітакіновірозділифізики, як нелінійна оптика іголографія.