Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Применение лазеров в технологических процессах



 Другие рефераты
Применение лазеров Применение лазеров в военной технике Применение магнитов Применение спектрального анализа

Министерство образования Российской Федерации
            Кубанский государственный технологический университет
                Армавирский механико-технологический институт
                        Кафедра общенаучных дисциплин


                                   РЕФЕРАТ
                                  по физике
                       на тему: «Применение лазеров в
                         технологических процессах»


                                       Выполнил: студент 1 курса
                                       группы 01-Э132
                                       Кузьмин Александр Владимирович

                                       Научный руководитель:
                                       доцент, канд. физ.-мат. наук
                                       Тунин Михаил Степанович


                                 г. Армавир
                                   2002г.

                                 Содержание

стр.
История создания лазера ……………………………………………………   3
Принцип работы лазера   ……………………………………………………   5
Некоторые уникальные свойства лазерного излучения   …………………   7
Применение лазеров в различных технологических процессах  …………   8
Заключение……………………………………………………………………  27
Список использованной литературы   ……………………………………… 28



                           История создания лазера

        Слово  "лазер"  составлено   из   начальных   букв   в   английском
словосочетании Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,  что
в  переводе  на  русский   язык   означает:   усиление   света   посредством
вынужденного испускания. Таким образом, в самом термине лазер  отражена  так
фундаментальная роль процессов вынужденного испускания, которую  они  играют
в генераторах и усилителях  когерентного  света.  Поэтому  историю  создания
лазера следует начинать с 1917  г.,  когда  Альберт  Эйнштейн  впервые  ввел
представление о вынужденном испускании.
       Это был первый шаг на пути к лазеру. Следующий шаг сделал  советский
физик В. А. Фабрикант, указавший в  1939  г.  на  возможность  использования
вынужденного испускания для усиления  электромагнитного  излучения  при  его
прохождении  через  вещество.   Идея,   высказанная   В.   А.   Фабрикантом,
предполагала использование микросистем с  инверсной  заселенностью  уровней.
Позднее,  после  окончания  Великой  Отечественной  войны  В.  А.  Фабрикант
вернулся к этой идее и на основе своих исследований подал в 1951 г.  (вместе
с М. М. Вудынским и Ф. А. Бутаевой) заявку на изобретения  способа  усиления
излучения при помощи вынужденного испускания.  На  эту  заявку  было  выдано
свидетельство, в котором под рубрикой "Предмет изобретения"  было  написано:
"Способ усиления электромагнитных  излучений  (ультрафиолетового,  видимого,
инфракрасного и радиодиапазонов волн),  отличающейся  тем,  что  усиливаемое
излучение пропускают через  среду,  в  которой  с  помощью  вспомогательного
излучения или другим путем создают избыточною  по  сравнению  с  равновесной
концентрацию атомов, других частиц или их систем на  верхних  энергетических
уровнях, соответствующих возбужденным состояниями".
       Первоначально этот способ усиления излучения оказался  реализованным
в радиодиапазоне, а точнее в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ  диапазоне).
В мае 1952 г. на Общесоюзной  конференции  по  радиоспектроскопии  советские
физики Н. Г.  Басов  и  А.  М.  Прохоров  сделали  доклад  о  принципиальной
возможности создания усилителя излучения в СВЧ диапазоне.  Они  назвали  его
"молекулярным  генератором"  (предполагалось  использовать   пучок   молекул
аммиака).   Практически   одновременно    предложение    об    использовании
вынужденного испускания для  усиления  и  генерирования  миллиметровых  волн
было высказано в Колумбийском университете в  США  американским  физиком  Ч.
Таунсом.
       В 1954 г. молекулярный генератор,  названный  вскоре  мазером,  стал
реальностью. Он был разработан и создан независимо  и  одновременно  в  двух
точках земного шара - в Физическом институте имени П. Н.  Лебедева  Академии
наук СССР (группой под руководством Н. Г. Басова и  А.  М.  Прохорова)  и  в
Колумбийском Университете в США (группой   под  руководством Ч. Таунса).
       Впоследствии  от  термина  "мазер"  и  произошел  термин  "лазер"  в
результате  замены  буквы   "М"   (начальная   буква   слова   Microwave   -
микроволновой) буквой "L" (начальная буква слова Light  -  свет).  В  основе
работы как мазера, так и лазера лежит один  и  тот  же  принцип  -  принцип,
сформулированный в 1951 г. В. А.  Фабрикантом.  Появление  мазера  означало,
что родилось новое направление в  науке  и  технике.  Вначале  его  называли
квантовой радиофизикой, а позднее стали называть квантовой электроникой.
       Спустя десять лет после создания мазера, в  1964  г.  на  церемонии,
посвященной вручению Нобелевской премии, академик А. М. Прохоров  сказал:  "
Казалось бы, что  после  создания  мазеров  в  радиодиапазоне  вскоре  будут
созданы  квантовые  генераторы  в  оптическом  диапазоне.  Однако  этого  не
случилось.  Они  были  созданы  только  через  пять-шесть   лет.   Чем   это
объясняется? Здесь были две трудности. Первая трудность заключалась  в  том,
что тогда не были  предложены  резонаторы  для  оптического  диапазона  длин
волн, и вторая - не были предложены конкретные системы  и  методы  получения
инверсной заселенности в оптическом диапазоне".
       Упомянутые А. М. Прохоровым шесть лет действительно  были  заполнены
теми исследованиями, которые позволили, в конечном счете, перейти от  мазера
к лазеру. В 1955 г. Н. Г. Басов  и  А.  М.  Прохоров  обосновали  применение
метода оптической накачки для создания  инверсной  заселенности  уровней.  В
1957  г.  Н.  Г.  Басов  выдвинул  идею  использования  полупроводников  для
создания  квантовых  генераторов;  при  этом  он  предложил  использовать  в
качестве резонатора специально обработанные поверхности  самого  образца.  В
том же 1957 г. В. А. Фабрикант и Ф. А. Бутаева наблюдали эффект  оптического
квантового усиления в опытах с электрическим разрядом в смеси паров ртути  и
небольших количествах  водорода  и  гелия.  В  1958  г.  А.  М.  Прохоров  и
независимо от него  американский  физик  Ч.  Таунс  теоретически  обосновали
возможность  применения  явления  вынужденного   испускания   в   оптическом
диапазоне; они (а также американец Р. Дикке)  выдвинули  идею  применения  в
оптическом  диапазоне  не  объемных  (как  в  СВЧ  диапазоне),  а   открытых
резонаторов. Заметим, что конструктивно  открытый  резонатор  отличается  от
объемного тем, что убраны  боковые  проводящие  стенки  (сохранены  торцовые
отражатели, фиксирующие в пространстве ось резонатора)  и  линейные  размеры
резонатора выбраны большими по сравнению с длинной волны излучения.
       В  1959 г. вышла в свет работа Н. Г. Басова, Б.  М.  Вула  и  Ю.  М.
Попова  с  теоретическим  обоснованием  идеи   полупроводниковых   квантовых
генераторов и анализом условий их создания. Наконец,  в  1960  г.  появилась
обосновательная статья Н. Г. Басова, О. Н. Крохина, Ю. М. Попова, в  которой
были всесторонне рассмотрены  принципы  создания  и
    теория квантовых генераторов и усилителей  в  инфракрасном   и  видимом
диапазонах.  В  конце  статьи  авторы  писали:  "Отсутствие   принципиальных
ограничений позволяет надеяться на то, что в ближайшее время  будут  созданы
генераторы и усилители в инфракрасном и оптическом диапазонах волн".
        Таким  образом,  интенсивные  теоретические   и   экспериментальные
исследования в СССР и США вплотную подвели ученых в самом конце  50-х  годов
к созданию лазера. Успех выпал на долю американского физика  Т.  Меймана.  В
1960 г. в двух научных журналах появилось  его  сообщение  о  том,  что  ему
удалось получить на рубине генерацию излучения в оптическом  диапазоне.  Так
мир узнал о рождении  первого  "оптического  мазера"  -  лазера  на  рубине.
Первый образец  лазера  выглядел  достаточно  скромно:  маленький  рубиновый
кубик (1x1x1 см),  две  противоположные  грани  которого,  имели  серебряное
покрытие  (эти  грани  играли   роль   зеркала   резонатора),   периодически
облучались зеленым светом от лампы-вспышки высокой мощности,  которая  змеей
охватывала рубиновый кубик. Генерируемое излучение в виде  красных  световых
импульсов испускалось через небольшое отверстие  в  одной  из  посеребренных
граней кубика.
       В том же 1960 г. американскими физиками А. Джавану, В.  Беннету,  Э.
Эрриоту удалось получить генерацию  оптического  излучения  в  электрическом
разряде в смеси гелия и неона. Так родился первый газовый  лазер,  появление
которого было фактически подготовлено экспериментальными  исследованиями  В.
А. Фабриканта и Ф. А. Бутаевой, выполненными в 1957 г.
       Начиная с 1961 г., лазеры разных  типов  (твердотельные  и  газовые)
занимают  прочное  место  в  оптических  лабораториях.   Осваиваются   новые
активные среды, разрабатывается и совершенствуется  технология  изготовления
лазеров. В  1962-1963  гг.  в  СССР  и  США  одновременно  создаются  первые
полупроводниковые лазеры.
       Так начинается новый, &
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Лекции по философии
Олигополия
Крестовые походы
Классическая немецкая философия


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ