1954 году почти одновременно в журналах «ЖЭТФ» № 27 в СССР и «Phys. Rev.» № 95 в США были опубликованы статьи, которые положили начало новому разделу физики и радиотехники - квантовой электронике. Авторами статьи «Применение молекулярных пучков дли радиоспектроскопического излучения вращательных спектров молекул» были советские ученые Н.Г. Басов и А.М. Прохоров. Авторами статьи «Мазерный тип усилителя СВЧ, стандарт частоты и спектрометр» были американские ученые Дж. Гордон, X. Цейгер и Ч. Таунс. Несмотря на различие в названиях статей, обе они относились к исследованию одного и того же принципиально нового способа усиления и генерации микроволн, основанного на взаимодействии электромагнитного излучения с молекулой (атомом) как квантомеханической системой.
В Советском Союзе новые приборы были названы молекулярными генераторами, в США - мазерами. В первом случае название отражает конструкцию и физическую сущность прибора, во втором случае слово «мазер» составлено из первых букв английского словосочетания (microwave amplification by stimulated emission of radiation - усилитель микроволн стимулированного излучения).
Само открытие было отмечено присуждением Нобелевской премии Н.Г. Басову, А.М. Прохорову и Ч. Таунсу. Приборы, разработанные для микроволн светового излучения, названы оптическими квантовыми генераторами - лазерами.
Цель контрольной работы- рассмотреть принципы работы и области применения оптических квантовых генераторов (лазеров и мазеров).
Задачи работы:
1. Изучить понятие и принципы работы оптических квантовых генераторов;
2. Рассмотреть сферы применения оптических квантовых генераторов.
Лазеры или оптические квантовые генераторы – это современные источники когерентного излучения, обладающие целым рядом уникальных свойств. Создание лазеров явилось одним из самых замечательных достижений физики второй половины XX века, которое привело к революционным изменениям во многих областях науки и техники. К настоящему времени создано большое количество лазеров с различными характеристиками – газовых, твердотельных, полупроводниковых, излучающих свет в различных оптических диапазонах. Лазеры могут работать в импульсном и непрерывном режимах. Мощность излучения лазеров может изменяться в пределах от долей милливатта до 1012–1013 Вт (в импульсном режиме). Лазеры находят широкое применение в военной технике, в технологии обработки материалов, в медицине, оптических системах навигации, связи и локации, в прецизионных интерференционных экспериментах, в химии, просто в быту и т. д. Хотя первый оптический квантовый генератор был построен сравнительно недавно (1960 г.), современную жизнь уже невозможно представить без лазеров.
Одним из важнейших свойств лазерного излучения является чрезвычайно высокая степень его монохроматичности, недостижимая в излучении нелазерных источников. Это и все другие уникальные свойства лазерного излучения возникают в результате согласованного, кооперативного испускания световых квантов многими атомами рабочего вещества.
Чтобы понять принцип работы лазера, нужно более внимательно изучить процессы поглощения и излучения атомами квантов света. Атом может находиться в различных энергетических состояниях с энергиями E1, E2 и т. д. В теории Бора эти состояния называются стабильными. На самом деле стабильным состоянием, в котором атом в отсутствие внешних возмущений может находиться бесконечно долго, является только состояние с наименьшей энергией. Это состояние называют основным. Все другие состояния нестабильны. Возбужденный атом может пребывать в этих состояниях лишь очень короткое время, порядка 10–8 с, после этого он самопроизвольно переходит в одно из низших состояний, испуская квант света, частоту которого можно определить из второго постулата Бора. Излучение, испускаемое при самопроизвольном переходе атома из одного состояния в другое, называют спонтанным. На некоторых энергетических уровнях атом может пребывать значительно большее время, порядка 10–3 с. Такие уровни называются метастабильными.
Переход атома в более высокое энергетическое состояние может происходить при резонансном поглощении фотона, энергия которого равна разности энергий атома в конечном и начальном состояниях.
Переходы между энергетическими уровнями атома не обязательно связаны
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.