Презентація на тему:
зоряне небо

Квантовые генераторы и их практическое использование Подготовила: Наталия Новикова

Квантовый генератор - устройство, генерирующее электромагнитное излучение за счёт вынужденного испускания фотонов ансамблем микрочастиц. Квантовый генератор — общее название источников электромагнитного излучения, работающих на основе вынужденного излучения атомов и молекул.

Квантовые генераторы лазер (оптический диапазон); мазер (микроволновой диапазон); разер (рентгеновский диапазон); газер (гамма-диапазон).

1.Спонтанное и вынужденное излучение. 1917 г. А. Эйнштейн: Механизмы испускания света веществом Спонтанное (некогерентное) Вынужденное (когерентное)

Вынужденное излучение - излучение при переходе электрона в атоме с верхнего энергетического уровня на нижний с испусканием фотона под влиянием внешнего электромагнитного поля (падающего фотона) Образуются два фотона-близнеца

Нормальная заселенность энергетических уровней Инверсная заселенность энергетических уровней 2. Использование активных сред .

Активная среда с инверсной заселенностью энергетических уровней - среда, в которой больше половины атомов находится в возбужденном состоянии

Трёхуровневая система лазера Процесс перехода среды в инверсное состояние называется накачкой

Положительно обратная связь Осуществляется с помощью оптического резонатора, который обычно представляет собой пару параллельных зеркал

Рубиновый лазер Основная деталь рубинового лазера – рубиновый стержень. Рубин состоит из атомов Al и O с примесью атомов Cr. Именно атомы хрома придают рубину цвет и имеют метастабильное состояние.

Рубиновый лазер На стержень навита трубка газоразрядной лампы, называемой лампой накачки. Служит для передачи атомам хрома квантов энергии для перехода из основного состояния в метастабильное. Очень быстро образуется «перенаселённость» метастабильного уровня.

Рубиновый лазер Один из торцов стержня зеркальный (для как можно большей задержки фотонов внутри стержня и вызывания как можно большего числа актов вынужденного излучения), другой – полупрозрачный (через него выходит лазерное излучение). Боковая поверхность стержня непрозрачная.

Свойства лазерного излучения: самый мощный источник света; исключительная монохроматичность; дает очень малую степень расхождения угла; когерентность

при достаточной мощности лампы большинство ионов хрома переводится в возбужденное состояние процесс сообщения рабочему телу лазера энергии для перевода атомов в возбужденное состояние называется накачкой излученный при этом фотон может вызвать вынужденное испускание дополнительных фотонов, которые в свою очередь вызовут вынужденное излучение

Мазер Мазер — квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны). Используется: -в технике (в космической связи) -в физических исследованиях - как квантовые генераторы стандартной частоты

Разер Рентгеновский лазер — источник когерентного электромагнитного излучения в рентгеновском диапазоне, основанный на эффекте вынужденного излучения. Является коротковолновым аналогом лазера.

Разер Используется в исследованиях в области: -плотной плазмы -рентгеновской микроскопии -медицинской визуализации фазы с разрешением, исследование поверхности материала, и оружия

Газер  — квантовый генератор когерентного гамма-излучения. Другие названия — «гразер», «гамма-лазер» Газер

Применение лазеров: обработка металлов в хирургии вместо скальпеля для получения объемных изображений связь (особенно в космосе); запись и хранение информации; в химических реакциях; для осуществления термоядерных реакций в ядерном реакторе; ядерное оружие.  

Спасибо за внимание!