Застосування лазерів презентація з фізики. Презентація "Лазери і їх застосування" з фізики - проект, доповідь
слайд 1
Опис слайда:
слайд 2
Опис слайда:
слайд 3
Опис слайда:
слайд 4
Опис слайда:
слайд 5
Опис слайда:
слайд 6
Опис слайда:
слайд 7
Опис слайда:
слайд 8
Опис слайда:
слайд 9
Опис слайда:
слайд 10
Опис слайда:
слайд 11
Опис слайда:
слайд 12
Опис слайда:
Опис слайда:
Надкороткі імпульси лазерного випромінювання використовуються в лазерної хімії для запуску і аналізу хімічних реакцій. Тут лазерне випромінювання дозволяє забезпечити точну локалізацію, дозованість, абсолютну стерильність і високу швидкість введення енергії в систему. В даний час розробляються різні системи лазерного охолодження, розглядаються можливості здійснення за допомогою лазерів керованого термоядерного синтезу (найкращим лазером для досліджень в області термоядерних реакцій, був би лазер, який використовує довжини хвиль, що лежать в блакитній частині видимого спектру). Лазери використовуються і в військових цілях, наприклад, в якості засобів наведення і прицілювання. Розглядаються варіанти створення на основі потужних лазерів бойових систем захисту повітряного, морського і наземного базування. Надкороткі імпульси лазерного випромінювання використовуються в лазерної хімії для запуску і аналізу хімічних реакцій. Тут лазерне випромінювання дозволяє забезпечити точну локалізацію, дозованість, абсолютну стерильність і високу швидкість введення енергії в систему. В даний час розробляються різні системи лазерного охолодження, розглядаються можливості здійснення за допомогою лазерів керованого термоядерного синтезу (найкращим лазером для досліджень в області термоядерних реакцій, був би лазер, який використовує довжини хвиль, що лежать в блакитній частині видимого спектру). Лазери використовуються і в військових цілях, наприклад, в якості засобів наведення і прицілювання. Розглядаються варіанти створення на основі потужних лазерів бойових систем захисту повітряного, морського і наземного базування.
слайд 15
Опис слайда:
Опис слайда:
слайд 2
Слово ЛАЗЕР - це акронім, який розшифровується, як Посилення Світу шляхом Вимушеною Емісії Випромінювання ((L) light (A) amplification (S) stimulatedbythe (E) emissionof (R) radiation) і описує спосіб генерації світла. Всі лазери є оптичними підсилювачами, які працюють шляхом накачування (збудження) активного середовища, вміщеній між двома дзеркалами, одне з яких пропускає частину випромінювання. Активне середовище - це сукупність спеціально підібраних атомів, молекул або іонів, які можуть бути в газоподібному, рідкому або твердому стані і які при порушенні шляхом нагнітає дії будуть генерувати лазерне випромінювання, тобто випускати випромінювання у вигляді світлових хвиль (званих фотонами). Накачування рідини і твердих тіл досягається шляхом опромінення їх світлом імпульсної лампи, а гази накачуються за допомогою електричного розряду. Що таке лазер?
слайд 3
Властивості лазерного світла Світловий промінь коллімірованний, що означає, що він переміщається в одному напрямку з дуже маленьким розбіжністю навіть на дуже великі відстані Лазерний світло - монохромний, що складається з одного кольору або вузького діапазону кольорів. У звичайного світла дуже широкий діапазон довжин хвиль або кольорів Лазерний світло - когерентний, що означає, що всі світлові хвилі переміщаються в фазі разом як в часі, так і в просторі Лазер - це пристрій, який створює і підсилює вузький, інтенсивний промінь когерентного світла
слайд 4
Сьогодні лазери широко застосовуються в медицині, виробництві, будівельній промисловості, геодезії, побутовій електроніці, наукової апаратури і військових системах. Сьогодні використовуються буквально мільярди лазерів. Вони є складовою таких звичних пристроїв, як сканери штрих-коду, використовувані в супермаркетах, сканери, лазерні принтери і програвачі компакт-дисків. застосування лазерів
слайд 5
Після винаходу Майманом в 1960 році рубінового лазера, було запропоновано безліч його потенційних застосувань. В області медицини можливості лазерів стали розвиватися швидше після 1964 року народження, коли був винайдений лазер на діоксиді вуглецю, який незабаром дав хірургам можливість виконувати дуже складні операції, використовуючи фотони замість скальпеля, для проведення операцій. Лазерний світло може проникати всередину тіла, виконуючи операції, що кілька років тому було майже неможливо виконати, при мінімальному ризику або дискомфорт для пацієнта. Більш короткі (зелені) лазери використовуються для "зварювання" відшарувалася сітківки, і використовуються для розтягування молекул білка для вимірювання їх сили і т.д. Застосування лазерів в медицині
слайд 6
У 1964 році була припущена можливість застосування рубінового лазера для лікування карієсу, що привернуло увагу всього світу. У 1967 році при спробі видалити карієс і підготувати порожнину за допомогою рубінового лазера, але не зміг уникнути пошкодження пульпи зуба, незважаючи на гарні результати, Отримані на витягнутих зубах. Пізніше, подібні базові дослідження з лазером CO2 також зіткнулися з цією проблемою. Щоб мінімізувати накопичення тепла, замість безперервного випромінювання використовувалися імпульсні лазери. Подальші дослідження продемонстрували, що лазер може давати невеликий місцевий анестезуючий ефект. Подальші розробки привели до створення лазера, який просвердлює емаль і дентин повністю. При цьому лазер зберігає більше здорової тканини зуба. З сьогоднішніми лазерами практично немає небажаного нагрівання, немає шуму і вібрації. Залишаючи стоматологічне крісло, більшість пацієнтів не відчували болю, їм не треба було чекати, поки пройдуть дію анестетика і оніміння, і не відчували майже ніякого післяопераційного дискомфорту. Лазери точні і практично безболісні і можуть змінити Ваше мнение про відвідування стоматолога. Вони можуть змінити все. Застосування лазерів в стоматології
слайд 7
Лазери - це значний прорив в стоматології, як для ясен і інших м'яких тканин, так і для самих зубів. У наші дні значна кількість лазерних технологій і методів лікування отримали широке застосування. Сьогодні лазери використовуються в наступних областях стоматології: Профілактика Пародонтологія Естетична стоматологія Ендодонтія Хірургія Імплантодонтія Протезування Застосування лазерів в стоматології
слайд 8
В даний час лазери широко використовуються в деревообробній промисловості, причому за останні роки область їх поширення значно розширилася. Застосування лазерів полегшує позиціонування заготовок (відеоролик), поєднання зовнішніх малюнків двох заготовок, мінімізацію відходів, що утворюються, монтаж складних конструкційних елементів будівель і споруд. Лазери, що застосовуються в деревообробній галузі, можуть відтворювати лінію, перетин ліній (позначати центр) або 2-х або 3-х мірне зображення (проектори). Лазерні системи в деревообробці
слайд 9
в якості логічних елементів для введення і зчитування з запам'ятовуючих пристроїв в обчислювальних машинах лазерний принтер оптична передача інформації Лазери в обчислювальній техніці
слайд 10
Лазер також можна використовувати для безконтактних вимірювань геометричних розмірів (зазор, довжина, ширина, товщина, висота, глибина, діаметр). За допомогою лазера також можна отримувати комплексні вимірювання: відхилення від вертикальності; величину площинності поверхні; точність профілів; Існує можливість отримувати похідні величини, такі, як прогин і опуклість. Лазерні вимірювальні системи дозволяють в автоматичному режимі контролювати параметри продукції і негайно змінювати параметри виробничої лінії, якщо відбувається, будь-яке відхилення. Продукт в цій області ексклюзиву, оскільки має такі властивості: Високоточен Дозволяє контролювати якість і характеристики геометрично складних деталей Не ушкоджує і не руйнує поверхню продукт Працює в будь-яких умовах на будь-яких поверхнях Легко інтегрується в уже діючу виробничу лінію Лазери в вимірах
слайд 11
Класифікація лазерів Лазери класу IНе представляють небезпеки при безперервному спостереженні або розроблені так, щоб запобігти потраплянню людини під лазерне випромінювання (наприклад, лазерні принтери) Видимі лазери класу 2 (від 400 до 700 нм) Лазери, що випромінюють видиме світло, який через природної людської негативної реакції зазвичай не становлять небезпеки, але можуть представляти, якщо дивитися прямо на лазерне світло протягом тривалого часу. Клас 3aЛазери, які зазвичай не заподіюють шкоди при короткочасному попаданні в очі, але можуть становити небезпеку при спостереженні з використанням збирає оптики (волоконно-оптична лупа або телескоп) Клас 3bЛазери, які становлять небезпеку для очей та шкіри при прямому попаданні лазерного світла. Лазери класу 3b не генерують небезпечне дифузне відображення, за винятком попадання з близької відстані Лазери класу 4Лазери, які становлять небезпеку для очей в результаті прямого, дзеркального і дифузійного відображень. Крім того, такі лазери можуть бути пожежонебезпечними і викликати опіки на шкірі.
слайд 12
ЗАХИСТ ГЛАЗ - Все, хто знаходиться в операційній, повинні надягати спеціальні захисні окуляри. Світло, що виходить з лазера, може серйозно пошкодити рогівку і сітківку незахищених очей. Окуляри повинні мати боковий захист і вдягатися поверх звичайних окулярів. Лазерні захисні окуляри повинні бути доступні і вдягатися всім персоналом, що знаходиться всередині Номінальною небезпечної зони лазерів класу 3 b і класу 4, де може статися опромінення понад Максимально дозволеного. Коефіцієнт поглинання оптичної щільності лазерних захисних окулярів для кожної довжини хвилі лазера визначається LaserSafetyOfficer (LSO). На всіх лазерних захисних окулярах чітко зазначається оптична щільність і довжина хвилі, для захисту від яких призначені окуляри. Лазерні захисні окуляри перед використанням повинні перевірятися на пошкодження. ОТРАЖЕНИЕ - Лазерний світло легко відбивається і потрібно уважно стежити за тим, щоб промінь не направлявся на поліровані поверхні. ЕЛЕКТРИЧНА НЕБЕЗПЕКА - Внутрішні частини лазера знаходяться під високою напругою і випромінюють невидимим лазерні промені без всякої екранування. Тільки фахівці, навчені електричної і лазерної безпеки, авторизовані проводити внутрішнє обслуговування. Заходи безпеки
слайд 13
- вид зброї спрямованої енергії, заснований на використанні електромагнітного випромінювання високоенергетичних лазерів. Вражаючий ефект ЛО визначається в основному термомеханическим і ударно - імпульсним впливом лазерного променя на ціль. Залежно від щільності потоку лазерного випромінювання ці дії можуть призвести до тимчасового засліплення людини або до руйнування корпусу ракети, літака і ін. В останньому випадку в результаті теплового впливу лазерного променя відбувається розплавлення або випаровування оболонки вражати об'єкти. При досить великий щільності енергії в імпульсному режимі поряд з тепловим здійснюється ударну дію, обумовлене виникненням плазми. В даний час в США тривають роботи зі створення авіаційного комплексу лазерної зброї. Спочатку передбачається відпрацювати демонстраційний зразок для транспортного літака Боїнг-747 і після завершення попередніх досліджень перейти в 2004р. до етапу повномасштабної розробки. Станом на середину 90-х років найбільш відпрацьованим вважалося тактичне лазерну зброю, що забезпечує поразку оптико-електронних засобів та органів зору людини. лазерна зброя
Лазер. Застосування лазера в науці і технології
Урок в 11 класі
Мета уроку
Освітні: ізученіеработи квантового генератора і практичного застосування.
Розвиваючі: ознайомлення із застосуванням квантової теорії в роботі конкретного пристрою
і різноманіттям областей застосування.
Виховні: ознайомлення з революційною роллю значітельнихнаучних відкриттів і миротворчою діяльністю вчених.
оснащення уроку
1.Комп'ютер, відеопроектор
2.Лазер демонстраційний шкільний
3.Учебно - методичний комплекс «Фізика - 11»
4.Плакат «Лазер»
етапи уроку
Словник уроку:
абревіатура ЛАЗЕР
Л - Light
А - Amplification by
З - Stimulated
Е - Emission of
Р - Radiation
вимушене випромінювання
інверсна заселеність
повторення
I. Постулати Бора.
II. Поглощеніеізлученія атомом.
III. Випромінювання світла.
IV.Енергія кванта випромінювання Е \u003d Е2 - Е1
Виклад теми уроку
I.Індуцірованное випромінювання.
Альберт Ейнштейн. 1916 р
II.Інверсная заселеність енергетичних рівнів.
Радянський фізікФабрікантв 1940 р обґрунтував можливість инверсной заселеності енергетичних рівнів в атомах, коли при вільних рівнях з меншою енергією заселені (заповнені) всі рівні з більшою енергією.
III. Посилення світла.
Відкриття індукованого випромінювання поряд з відкриттям инверсной заселеності енергетичних рівнів в атоместало основою нового принципу і типу випромінювання з посиленням.
Індуковане (вимушене) випромінювання - посилення випромінювання, так каксветовая хвиля має частоту і фазупадающей хвилі.
У 1954 р радянські фізики Басов Н. Г. та Прохоров А. М. та американський фізик Таунс Ч. створили мікрохвильовий генератор радіохвиль з довжиною хвилі λ \u003d 1,27 см.
У 1963 р Н.Г.Басову, А. М. Прохорову і Ч. Таунсу була присуджена Нобелівська премія.
У 1960 г.в С.Ш.А. був створений перший лазер -квантовий генератор електромагнітних хвиль у видимому диапозоне спектра.
Схема енергетіческіхуровнейрубінового лазера.
Робота рубінового лазера.
Рубіновий стрижень з одним дзеркальним і другим напівдзеркального торцями, лампа накачування, джерело високої напруги.
Інші типи лазерів. Напівпровідникові, газові лазери
Властивості лазерного випромінювання
Демонстрація роботи лазера і властивостей випромінювання
Властивості лазерного випромінювання
1.Монохроматіческое і когерентне випромінювання.
2.Малая розбіжність променя.
3.Большая потужність випромінювання.
4.Нагреваніе середовища.
застосування лазера
1.Енергетіка. Роботи в галузі керованого термоядерного синтезу з використанням лазера.
2.Біологія. Вплив випромінювання лазера на біологічні процеси.
3.Медіціна (операції і терапія).
4.Новий технології в промисловості. Отримання надчистих металів і сплавів. Зварювання.
5.Оружіе. Оптичні лазери в системах наведення та прицілювання.
Рентгенівські лазери великої потужності як зброю.
6.Научние дослідження.
7.Інформаціонние технології. Запис і відтворення інформації. Передача інформації.
8.Лазерная локація
9.Передача даних
Узагальнення знань.
Підсумки уроку:
ü Що таке лазер?
ü Назвіть два типи випромінювання атомом.
ü Назвіть два типи заселеності енергетичних рівнів атома.
ü Чи можливе посилення світла при випромінюванні?
ü Для чого вводиться дополнітельнийенергетіческій рівень?
ü Назвіть конструктивні елементи рубінового лазера.
ü Як працює рубіновийлазер?
ü Назвіть властивості випромінювання лазера.
ü Назвіть області застосування лазера.
Домашнє завдання
1.Фізіка - 11, §§ 95, 97
2. Збірник завдань з фізики, № 1108
3. Інші джерела: CD «Відкрита фізика».
4. Медицина і техніка. Тихонов Б. П.
Учня Абалуева Єгора 11 «б»
Оптичні квантові генератори, випромінювання яких лежить у видимій та інфрачервоній області спектра, називаються лазерами.
Лазер - це пристрій, в якому енергія, наприклад теплова, хімічна, електрична, перетворюється в енергію електромагнітного поля - лазерний промінь
У збудженому стані атом знаходиться близько 10 -8 с, після чого мимовільно (спонтанно) переходить в основний стан, випромінюючи при цьому квант світла.
Спонтанне випромінювання відбувається при відсутності зовнішнього впливу на атом і пояснюється нестійкістю його збудженого стану.
Якщо ж атом піддається зовнішньому впливу, то час його життя в збудженому стані скорочується, а випромінювання вже буде вимушеним або індукованим. Поняття про вимушене випромінюванні було введено в 1916 р А. Ейнштейном.
Під індукованим випромінюванням розуміється випромінювання збуджених атомів під дією падаючого світла Індуковане випромінювання.
1940 р В. А. Фабрикант (можливість використання явища вимушеного випромінювання) 1954 року Н. Г. Басов, А. М. Прохоров і Ч. Таунс (створення мікрохвильового генератора) 1963 року Н. Г. Басов, А. М . Прохоров і Ч. Таунс були удостоєні Нобелівської премії Історія винаходу лазера.
Спрямованість Монохроматичність Когерентність Інтенсивність Властивості лазерного випромінювання.
При роботі лазера часто використовується система трьох енергетичних рівнів атома, друге з яких - метастабильное згодом життя атома в ньому до 10 -3 с.
Трирівнева схема оптичного накачування Вказані «часи життя» рівнів E2 і E3. Рівень E2 - метастабільний. Перехід між рівнями E3 і E2 безвипромінювальний. Лазерний перехід здійснюється між рівнями E2 і E1.
Лазер зазвичай складається з трьох основних елементів: * Джерело енергії (механізм «накачування») * Робоче тіло; * Система дзеркал ( «оптичний резонатор»).
Основна деталь рубінового лазера - рубіновий стрижень. Рубін складається з атомів Al і O з домішкою атомів Cr. Саме атоми хрому надають рубіну колір і мають метастабільний стан.
Лазери здатні створювати пучки світла з дуже малим кутом розбіжності. Всі фотони лазерного випромінювання мають однакову частоту (монохроматичность) і один і той же напрям (узгодженість). Лазери є потужними джерелами світла (до 10 9 Вт, тобто більше потужності великої електростанції).
Обробка матеріалів (різання, зварювання, свердління); У хірургії замість скальпеля; В офтальмології; Голографія; Зв'язок за допомогою волоконної оптики; Лазерна локація; Використання лазерного променя в якості носія інформації.
ЛАЗЕР (оптичний квантовий генератор) - пристрій, що генерує когерентні і монохроматические електромагнітні хвилі видимого діапазону за рахунок вимушеного випускання або розсіювання світла атомами (іонами, молекулами) активного середовища. Слово «лазер» - абревіатура слів англійської фрази «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» - посилення світла вимушеним випромінюванням. Розглянемо ці поняття детальніше.
Застосування лазера Унікальні властивості лазерного випромінювання зробили квантові генератори незамінним інструментом в самих різних областях науки і техніки. Наприклад: 1.Технические лазери 2.Лазерная зв'язок 3.Лазери в медицині 4.Лазери в наукових дослідженнях 5.Военние лазери
Технічні лазери Потужні лазери безперервної дії застосовуються для різання, зварювання й пайки деталей з різних матеріалів. Висока температура випромінювання дозволяє зварювати матеріали, які іншими методами з'єднати не можна (наприклад, метал з керамікою). Висока монохроматичность випромінювання дозволяє сфокусувати промінь в точку діаметром близько мікрона.
Технічні лазери Ідеально прямий лазерний промінь служить зручною «лінійкою». У геодезії і будівництві імпульсні лазери застосовують для вимірювання відстаней на місцевості, розраховуючи їх за часом руху світлового імпульсу між двома точками. точні виміри в промисловості виробляють за допомогою інтерференції лазерних променів, відбитих від кінцевих поверхонь вироби.
Лазерний зв'язок Поява лазерів зробило переворот в техніці зв'язку і запису інформації. Існує проста закономірність: чим вище несуча частота (менше довжина хвилі) каналу зв'язку, тим більше його пропускна здатність. Саме тому радіозв'язок, спочатку освоїла діапазон довгих хвиль, поступово переходила на все більш короткі довжини хвиль. По лазерному променю можна передати в десятки тисяч разів більше інформації, ніж по високочастотному радіоканалу. Лазерний зв'язок здійснюється через оптичне волокно - тонким скляним ниткам, світло в яких за рахунок повного внутрішнього відображення поширюється практично без втрат на багато сотень кілометрів. Лазерним променем записують і відтворюють зображення (в тому числі рухоме) і звук на компакт-дисках.
Лазери в медицині Лазерна техніка широко застосовується і в хірургії, і в терапії. Лазерним променем, введеним через очної зіницю, «приварюють» відшарувалася сітківку і виправляють дефекти очного дна. Хірургічні операції, вироблені «лазерним скальпелем» менше травмують живі тканини. А лазерне випромінювання малої потужності прискорює загоєння ран і впливає, аналогічне голковколювання, практикується східною медициною (лазерна акупунктура).
Наукові дослідження Надзвичайно висока температура випромінювання і висока щільність його енергії дає можливість досліджувати речовину в екстремальному стані, існуючому лише в надрах гарячих зірок. Робляться спроби здійснити термоядерну реакцію, стискаючи ампулу з сумішшю дейтерію з тритієм системою лазерних променів (т.зв. інерційний термоядерний синтез). У генної інженерії та нанотехнології (технології, що має справу з об'єктами з характерними розмірами 10 -9 м) лазерними променями розрізають, пересувають і з'єднують фрагменти генів, біологічних молекул і деталі розміром близько мільйонної частки міліметра (10 -9 м). Лазерні локатори (лідари) застосовуються для дослідження атмосфери.
Військові лазери Військове застосування лазерів включає як їх використання для виявлення цілей і зв'язку, так і застосування в якості зброї. Променями потужних хімічних та ексимерних лазерів наземного або орбітального базування планується руйнувати або виводити з ладу бойові супутники і літаки противника. Створені зразки лазерних пістолетів для озброєння екіпажів орбітальних станцій військового призначення.
