Характеристики на лазерно лъчение и разнообразието на лазери
едва наскоро се появи една дума - Laser. Първоначално той е бил известен само на тесен кръг от специалисти-физици. Неговата популярност се постепенно нараства. И последно, много от тях не просто чували за лазера, но също така наясно с големия си потенциал и реализира. В същото време по-често в мирянин лазер едва ли предизвиква положителни емоции. Лазерно? Нищо интересно: тръбата в тялото, понякога дори и непривлекателна, от които един тънък лъч - зелено, синьо, червено по-често. Има ли някакъв разговор за тук? Оказва се, че има. И специалисти, и на всички, които са далеч от разбирането на физичните явления, свързани с лазера. За специалисти, особено физика, лазери, даде живот на много обещаващ научни посока - нелинейна оптика, която обхваща изследване на разпространението на мощни светлинни лъчи в твърди вещества, течности и газове, и тяхното взаимодействие с материята. Лазери са създали нови технологии с уникални способности. За мнозина лазер - изключителен източник на светлина, която може да лекува слепота предстоящото в движение и удари движеща се цел, веднага да пробия дупка в много трудно парче, направени, например, диамант и т.н.
Какво е необичайни свойства на лазерна светлина, лазерен лъч? На първо място, се разпространява за лазерните лъчи, почти не разширяват. Спомнете си: да прожектор не харчат, да използва голямо вдлъбнато огледало и система от лещи, която събира светлина от източника в лъч. Той помага, но не достатъчно: на разстояние от около един километър от центъра на вниманието става два пъти по-широк. Лазерно събира огледала и лещи, обикновено не са необходими. Той и без самата тя да генерира почти паралелно лъч светлина. Думата "почти" означава, че лъчът на лазерна светлина не е напълно паралелно: има ъгъл на дивергенция, но това е сравнително малък - около 10 -5 рад, и все пак, най-големи разстояния, той усети: на Луната такъв лъч произведен от земята, ще диаметър място на около 3 км.
Второ, лазерната светлина е с отлична monochromaticity, т.е. Той има само една дължина на вълната, един цвят. За разлика от конвенционалните източници на светлина атомите, които излъчват светлина независимо един от друг, лазерите излъчват светлина в координация атома. Пречупва в призмата, лъчът на бяла светлина се превръща в светъл дъга спектър и монохромни, монохроматична светлина преминава през него без разлагане. Обективът пречупва лъчите, да ги събира на фокус. Но тя се фокусира бяла светлина в дъга петънце, а на лазерния лъч - една малка точка, диаметърът на която може да достигне до стотни или дори хилядни от милиметъра. Благодарение на този имот на лазерния лъч е станало възможно оптичен запис на информация с висока плътност - по-малки оптични дискове може да побере огромно количество данни - стотици мегабайта.
На трето място, лазерът - най-мощният източник на светлина. В тесен диапазон на близко разстояние (-11 до 10) се постига чрез облъчване силата на 10 12 -10 13 W на квадратен сантиметър, докато силата на слънчевата радиация със същата площ е равна само 7 0,1 0 3 W, където общо целия спектър , В тесен интервал на широчината на спектралната линия на лазерна светлина, Слънцето има само 0,2 W / cm 2. електрическото поле в електромагнитна вълна, излъчена от лазера е 10 10 -10 12 / cm; надвишава напрегнатостта на полето в рамките на атом.
Named удивителните свойства на лазерната светлина са дали ново лице. Дори в зората на развитието на лазерната технология, френският физик Луи дьо Бройл е казал: "Лазери в магазин за голямо бъдеще е трудно да се предскаже къде и как той ще се използва, но аз мисля, че лазера - е технологична ера.".
През 1960 GT Руби, който работи в режим на пулса - Maiman (САЩ), е построен първият лазер. Не е цялата енергия на изпомпване крушка се превръща в лазерен импулс. Повечето от тях се изразходват за безполезни и дори вредни отопление на жилища прът и огледало. Мощни импулсни лазери охладен поток от въздух, вода, и понякога в течен азот. Честотата на импулсните лазери може да достигне до повече от 10 милиона вълни в секунда. Радиационна от тези лазери се възприема като непрекъснат. Flash импулсна лазерна има огромен капацитет - хиляда вата. Тази сила може да се увеличи чрез увеличаване на размера на активната лазерна елемент. И можете да поставите този елемент зад друг лазер прът от флаш лампа, т.е. Друг лазер, но без огледала. Пулсът на първия лазерен светлината на втория тригер сила. И двете светлинен импулс формира двойно флаш власт. Но размерите на пръта не могат да бъдат увеличени без ограничение: колкото по-прът, толкова по-голяма загуба на светлина в него. Ето защо, дори и барове с най-добрите материали няма смисъл да правя дълги 50-60 см. Радиацията се фокусира върху съвсем малко място, могат да се използват за много цели, някои от които са разгледани по-долу. Все пак, това е кратък светлинен импулс. Разбира се, възможно е да се пробие дупка, заваряват двете метални проводници и правя много други полезни неща. Но за много задачи, много по-лесно би било да има непрекъснат лазерен лъч, например, заваряване или рязане. Налице е също така като радиация, е дадено да газови лазери. лазер газ е построена почти едновременно с рубин, в същата 1960 г. той е работил върху смес от хелий и неон. Съвременните газови лазери работят на много газове и пари. Всички те се получава непрекъснато излъчване в много широк диапазон на дължина на вълната от ултравиолетовата до инфрачервената светлина.
Въпреки това, учените не спират на следните постижения. газ-динамичен лазер е създаден, подобен на реактивен двигател. Горивната камера изгаря, въглероден оксид (СО), допълнена с гориво (керосин, бензин, алкохол). Така получената газова смес се състои от въглероден двуокис, азот и водна пара. Газовите молекули са възбудени и готови за работа: в температурата на горивната камера достигне повече от хиляда градуса и налягането - до 20 атм. Горещи газове от горивната камера изтичат през разширяване струя дюзата, понякога се нарича Laval дюза. Там газът се ускорява до свръхзвукова скорост, охлажда почти до нула! Компресирането между огледала газови молекули излъчват енергия под формата на светлина кванти, което води до мощност на лазерния лъч 150-200 киловата. И тази сила не е отделна светкавица, както и постоянен, стабилен лъч, сияещ, докато лазерът не останете без гориво.
Но не само газови лазери осигуряват непрекъснат радиация. Тя дава и лазерът полупроводник, който вдъхна живот в оптичното записа. За неговите възможности описани по-горе, ще имат представа за него, много компютърни потребители, които притежават CD, което е привлекателен не само за външния му вид, но и неговата информация капацитет: на 12 см дискове могат да бъдат написани стотици хиляди страници текст.
Сред полупроводникови лазери се считат за най-добрите в лазерно базирани на галиев арсенид - галиеви съединения рядък елемент арсен. Нейната радиация се характеризира с голям капацитет. През последните години интензивна работа, насочена към създаване на полупроводников лазер, способен да генерира непрекъснато излъчване на висока мощност.
Лазери могат да функционират като вещества и газовете. Възможно ли е да се изгради лазер течност? Оказва се, че можеш. Течностите се смесват и предимствата на твърди и газообразни лазерни материали; плътността им е само на няколко пъти по-ниска от плътността на твърди вещества (но не в стотици хиляди пъти, тъй като плътността на газ). Следователно, течен лазер е лесно да се направи толкова силен като твърдотелен лазер. Оптично хомогенност на течности не е по-малък хомогенността на газовете, и по този начин позволява използването на големи количества от него. Освен това, течността може да се изпомпва през работен обем, непрекъснато поддържане на неговата ниска температура и висока активност на неговите атоми.
Най-широко използваните лазери nakrasitelyah. Те са наречени така, защото техните работна течност - анилинови бои, разтворени във вода, алкохол, киселина и други разтворители. Течен крушка може да излъчва светлинни импулси на различни дължини на вълната - от ултравиолетовата до инфрачервената светлина - и с мощност от стотици киловата до няколко мегавата в зависимост от вида на багрило. Наскоро разработени химически лазери, в който атомите се възбуждат чрез действието на помпената енергията на химични реакции.
Свързани статии