МІНІСТЕРСТВООСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
БЛАГОВІЩЕНСЬКИЙДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Фізико-математичнийфакультет
Кафедра загальноїта експериментальної фізики
ЛАЗЕРИ ІЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
Курсоваробота
Благовєщенськ2007
ЗМІСТ
ВСТУП
1. ПРИНЦИП ДІЇ ТА ВИДИ ЛАЗЕРІВ
1.1 ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ лазерного променя
1.2 НАПІВПРОВІДНИКОВИЙ ЛАЗЕР
1.3 рідинні лазери
1.3.1 лазера на барвнику
1.4 ХІМІЧНИЙ ЛАЗЕР І ІНШІ
1.5 ПОТУЖНІ ЛАЗЕРИ
1.5.1 багатокаскадного І багатоканальна система
2. ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ
2.1 застосування лазерного променя У ПРОМИСЛОВОСТІ І ТЕХНІКИ
2.2 ЗАСТОСУВАННЯ ЛАЗЕРІВ В МЕДИЦИНІ
2.3 ГОЛОГРАФІЯ
2.3.1 ВИНИКНЕННЯ Голографія
2.3.2 СПОСОБИ ГОЛОГРАФІРОВАНІЯ
2.3.3 ЗАСТОСУВАННЯ Голографія
2.4 ЛАЗЕРНІ ТЕХНОЛОГІЇ - ЗАСІБ ЗАПИСУ І ОБРОБКИІНФОРМАЦІЇ
ВИСНОВОК
Список використаної літератури
ВСТУП
Ця курсова робота присвячуєтьсявивченню лазерів і їх застосування в різних сферах діяльності людини.
Актуальність даної проблематикиобумовлена ​​постійним зростанням темпу розвитку лазерних технологій та їх впровадженняв наше життя.
Метою роботи є вивченнялазерних технологій, що передбачає вирішення таких конкретних завдань:
1) познайомитися зпринципом роботи різних типів лазерів;
2) дізнатися способипідвищення потужності лазерного випромінювання;
3) розглянути варіантизастосування лазерів.
Матеріалом для роботи послужилидані, отримані при роботі з літературою та Internet.
Курсова робота складаєтьсяз вступу, двох розділів, висновку, додатку і бібліографії, викладеної насторінці.
У вступі обумовлюєтьсяактуальність роботи, формулюються основні цілі і завдання, методи дослідженняі використовуваний матеріал.
У першому розділі розкриваєтьсяпринцип роботи різних видів лазерів.
У другому розділірозглядаються сфери та галузі застосування лазерів.
У висновку в узагальненомувигляді підводяться підсумки роботи.
1. ПРИНЦИП ДІЇ ЛАЗЕРІВ
В основу лазерів покладеноявище індукованого випромінювання, існування якого було передбаченеЕйнштейном в 1917 році. По Ейнштейну, поряд з процесами звичайного випромінювання ірезонансного поглинання існує третій процес - вимушене(Індуковане) випромінювання. Світло резонансної частоти, тобто тієї частоти,яку атоми здатні поглинати, переходячи на вищі енергетичні рівні,повинен викликати світіння атомів, які вже перебувають на цих рівнях, якщо такімаються в середовищі. Характерна особливість цього випромінювання полягає в тому, щовипускається світло відрізняється від змушує світла, тобто збігається з останнімпо частоті, по фазі, поляризації і напрямку розповсюдження. Це означає,що вимушене випромінювання додає в світловий пучок точно такі ж квантисвітла, які відводить з нього резонансне поглинання.
Атоми середовища можутьпоглинати світло, перебуваючи на нижньому енергетичному рівні, випромінюють ж вони наверхніх рівнях. Звідси випливає, що при великій кількості атомів на нижніхрівнях (принаймні, більшій, ніж кількість атомів на верхніх рівнях),світло, проходячи через середовище, буде послаблюватися. Навпаки, якщо число атомів наверхніх рівнях більше числа не збудженому, то світло, пройшовши через данусереду, посилиться. Це означає, що в даному середовищі переважає індукованевипромінювання. Простір між дзеркалами заповнено активним середовищем, тобтосередовищем, що містить більшу кількість збуджених атомів (атомів, що знаходятьсяна верхніх енергетичних рівнях), ніж не збудженому. Середа підсилюєпроходить через неї світло за рахунок індукованого випромінювання, початок якомудає спонтанне випромінювання одного з атомів.
Лазерне випромінювання - єсвітіння об'єктів при нормальних температурах. Але в звичайних умовахбільшість атомів знаходяться на нижчому енергетичному стані. Тому принизьких температурах речовини не світяться. При проходженні електромагнітноїхвилі крізь речовину її енергія поглинається. За рахунок поглиненої енергії хвилічастина атомів збуджується, тобто переходить у вищу енергетичний стан.При цьому від світлового пучка віднімається деяка енергія:
hОЅ = E2-E1,
де hОЅ - величина,відповідна кількості витраченої енергії,
E2 - енергія вищогоенергетичного рівня,
E1 - енергія нижчогоенергетичного рівня.
Збуджений атом можевіддати свою енергію сусіднім атомам при зіткненні або испустить фотон вякому напрямку. Тепер уявімо, що яким-небудь способом ми порушилибільшу частину атомів середовища. Тоді при проходженні через речовинуелектромагнітної хвилі з частотою
,
де v - частотахвилі,
Е2 - Е1 - різниця енергійвищого і нижчого рівнів,
h - довжина хвилі,
ця хвиля буде непослаблюватися, а навпаки, посилюватися за рахунок індукованого випромінювання. Під їївпливом атоми узгоджено переходять у нижчі енергетичні стану,випромінюючи хвилі, що збігаються по частоті і фазі з падаючою хвилею.
1.1ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ лазерного променя
Лазери єунікальними джерелами світла. Їх унікальність визначають властивості, якими неволодіють звичайні джерела світла. На противагу, наприклад, звичайноюелектричній лампочці, електромагнітні хвилі, що зароджуються в різнихчастинах оптичного квантового генератора, віддалених один від одного намакроскопічні відстані, виявляються когерентні між собою. Це означає,що всі коливання в різних частинах лазера відбуваються погоджено. Щоброзібрати поняття когерентності в деталях, потрібно згадати поняттяінтерференції. Інтерференція - це взаємодія хвиль, при якому відбуваєтьсядодавання амплітуд цих хвиль. Якщо вдається відобразити процес цьоговзаємодії, то можна побачити так звану інтерференційну картину (вонавиглядає як чергування темних і світлих ділянок). Інтерференційну картинуздійснити досить важко, так як зазвичай джерела досліджуваних хвильпороджують хвилі неузгоджено, і самі хвилі при цьому будуть гасити один одного.У цьому випадку інтерференційна картина буде надзвичайно розмита або ж небуде видна зовсім. Процес взаємного гасіння схематично представлений на рис.1 (а)Отже, вирішення проблеми отримання інтерференційної картини лежить ввикористанні двох залежних і узгоджених джерел хвиль. Хвилі відузгоджених джерел випромінюють таким чином, що різниця ходу хвиль будедорівнює цілому числу довжин хвиль. Якщо ця умова виконується, то амплітуди хвильнакладаються один на одного і відбувається інтерференція хвиль рис. 1 (б). Тодіджерела хвиль можна назвати когерентним.
Когерентність хвиль, іджерел цих хвиль можна визначити математично. Нехай Е1 - напруженістьелектричного поля, що створюється перші пучки
світла, Е2 - другим.Припустимо, що пучки перетинаються в деякій точці простору А. Тодізгідно з принципом суперпозиції напруженість поля в точці А дорівнює
Е = Е1 + Е2
Так як в явищахінтерференції і дифракції оперують відносними
значенням величин, топодальші операції будемо виробляти з величиною - інтенсивність світла,яка позначена за I і дорівнює
I = E2
Міняючи величину I на певнураніше величину Е, отримуємо
I = I1 + I2 + I12,
де I1 - інтенсивністьсвітла першого пучка,
I2 - інтенсивність світладругий пучка.
Останній доданок I12враховує взаємодію пучків світла і називається інтерференційних членом.Це складова одно
I12 = 2 (E1 * E2)
Якщо взяти незалежніджерела світла, наприклад, дві електричні лампочки, то повсякденний досвідпоказує, що I = I1 + I2, тобто результуюча інтенсивність дорівнює суміінтенсивностей накладаються пучків, а тому інтерференційний член звертаєтьсяв нуль. Т...
