• 1.Тегі, аты-жөні: Сулейменова Акгул Нурлановна
• 2.Жетекшінің аты-жөні, ғылыми дәрежесі, ғылыми атағы, санаты-Жансугирова Гульден Жубаткановна,І санатты физика пәнінің мұғалімі
• 3.Ұйым, оның мекен-жайы: Арал көпсалалы колледжі, Әйтеке би тұйығы, 16 а
• 4.Автордың мекен -жайы: Арал қаласы, Ж.Әлімбетов көшесі, 20 а
• 5.Телефон: 8(724)3326724, 87758045797
• 6.Е-mail: GUL-83-00 @mail.RU
• 7.Мақала тақырыбы: Лазерлер және оның адам өміріндегі маңызы
• 8.Бағыты: Жаратылыстану- математикалық бағыттағы ғылыми зерттеулердің нәтижелерін өндіріске енгізудің негізінде адами капиталдың сапасын арттыру
• 9.Керекті техникалық құралдар: интерактивті тақта

ЛАЗЕР ЖӘНЕ ОНЫҢ АДАМ ӨМІРІНДЕГІ МАҢЫЗЫ

АВТОР:СУЛЕЙМЕНОВА АКГУЛ НУРЛАНОВНА, Арал көпсалалы колледжінің ІІ курс студенті

ЖЕТЕКШІСІ:ЖАНСУГИРОВА ГУЛЬДЕН ЖУБАТКАНОВНА, Арал көпсалалы колледжінің І санатты физика пәнінің мұғалімі

1. Жарықтың кванттық көздерi. Лазерлер

2. Лазердің қолданылуы.

2.1.Лазер-металлургияда, өндірісте

2.2.Лазердің әскери істе пайдаланылуы

2.3.Лазерлер- байланыс саласында

2.4. Лазерлі теледидар.

2.5.Лазерлі басу құрылғысы

2.6.Лазер- геодезияда

2.7. Лазердің қару үшін қолданылуы.

2.8.Лазердің медицинадағы ролі.

3. Лазер сәулесінің биологиялық әсері.

4. Қорытынды.

ХХғасырдыңекiншiжартысындағыфизиканың ірiтабыстарыныңбiрiоптикалықкванттықгенератор, немесебасқашаайтқандалазердiңойлаптабылуы (1-сурет). "Лазер" дегенсөзағылшынның "LightAmplificatoinbyStimulatedEmissionofRadiation" дегенсөйлемiнiңалғашқыәрiптерiненалынған (LASER). Бұл "мәжбүрленгенсәулешашудыңкөмегiменжарықтыкүшейту" дегендiбiлдiредi. Мәжбүрленгенсәулешығаруүрдiсiлазерлердiңфизикалықнегiзiболыптабылады.

1-сурет.(NASAлабораториясында)2-сурет Рубинді лазер

1953 ж совет ғалымдары Н.Г.Басов пен А.М.Прохоров және олардан тәуелсіз американдық ғалымдар Таунс пен Вебер сантиметрлік диапазондағы электромагниттік толқындарды күшейту үшін еріксіз сәулеленуді қолдануды ұсынды. Мұндай қондырғыларды мазер деп атайды. Осы еңбектері үшін 1964 жылы Басовқа, Прохоровқа және Таунсқа Нобель сыйлығы берілді. Оптикалық диапазонда жұмыс істейтін осындай қондырғы- лазер (оптикалық кванттық генератор) алғаш рет 1960 жылы АҚШ-та іске қосылды, оны жасаған американдық физик Т.Мейман. Бұл қондырғы еріксіз сәулелену құбылысының негізінде жұмыс істейді

Алғашқы лазерлер ретiнде рубиннiң кристаллдары пайдаланылды (2-сурет). Ондағы атомдарды қоздыру үшiн рубин бiлiктi сыртынан импульстi түрде жұмыс iстейтiн, спираль шаммен орады. Шам жарқ етiп жанған кездегi шыққан энергияны рубин атомдары жұтып, метатұрақты күйлерге өтедi. Атомдарды бұлай қоздыру оларды үрлеу деп аталады. Бүкiл қозған атомдардың сәуле шығаруы бар болғаны 10-8 – 10-10 с уақытқа созылады. Осы кездегi жарық сәулесiнiң қуаты өте үлкен 109 Вт-қа дейiн жетуi мүмкiн. Бұл үлкен электростанциялардың қуатынан да үлкен.

Лазер сәулесiнiң негiзгi қасиеттерi оның аса жоғарғы монохроматтылығы, когеренттілігі, шоқтың қатаң бағытталуы (лазер сәулесінің шашырауы өте аз) және аса қуаттылығы.

Оптикалық кванттық генератордың белсендi материалды пайдалануына байланысты бірнеше түрі бар:

1)Жартылайөткізгішті лазер2)Сұйық зат лазері3)Газ лазері 4)Қатты денелік

2. Лазердің қолданылуы.Лазерлер бүгiнгi күнде сан алуан салада қолданылады. Олар ауыл шаруашылығында, өндірісте , зергерлік салада, әскери істе, заттарды өңдеу, ғарыштық байланыс үшін, косметологияда,медицина және голографияда және т.б.

2.1.Лазер-металлургияда, өндірісте.Қуатты лазерлермен қалың болат табақтарды кесуге және дәнекерлеуге, металдың беткі қабаттарын шынықтыруға, ірі бөліктерді балқытуға болады. Машина жасау, құрылыс салаларында да лазерлік технологиялар кең қолданылып келеді.

Лазер шоғын аса жіңішке етіп фокустауға және энергиясын өте дәл мөлшерде өзгертуге болады. Осы жағдайлар сағат жасауда қажет рубин және алмаз тастарды өте жіңішке етіп тесу технологиясын жасауға мүмкіндік береді. Алтын алқасын жасау барысында зергерлік бұйымдардың бөлшектерін біріктіруде лазерлік дәнекерлеу қолданылады.

Металдарды өңдеуге лазер сәулесін қолданудың толып жатқан игі ерекшеліктері ашылды. Ең бастысы- ол экономикалық жағынан тиімді.Қазіргі компьютермен басқарылатын лазерлер металл бетіне өте дәл және әдемі суреттер, логотиптер, вензельдер салуда пайдалынылып жүр. Қуаты аз импульстік лазерлерді микроэлектроникада өте ұсақ бөлшектерді құрастырып, дәнекерлеуде, соның ішінде фотолитографияда кеңінен қолданылады.

Су – тіршіліктің көзі. Дегенмен кейде жаңбырда да құрғақ күйін сақтауы тиіс болатын заттарға қорғаныс керек болады. Осы сынды проблеманың шешімін Рочестер Университетінің (АҚШ) мамандары ұсынады.

Ғалымдар жіңішке лазердің көмегімен суды резина секілді лақтырып жіберетін металл жасаған.(3-сурет)

3-сурет4-сурет

Суды лақтыратын металл лазерлі теледидар

Әйткенмен де, әлемде гидрофобты металдан жасалған заттар көп. Бірақ олардың ешқайсысы бұл металмен бақталаса алмайды. Ғалымдардың негізгі мақсаты жаңа өндірілген металды әр түрлі салада пайдалану. Мысалы, ұшақ қанаттарының ұшу кезінде мұзға орануынан сақтайтын болады. Оны қолдануға болатын салалар өте көп. Қазіргі кезде гидрофобты материал көбіне ыдыс-аяқтың сыртына пайдаланылады. Дегенмен күнделікті қолданыстағы асхана жабдықтары химиялық негізде дайындалғандықтан, олардың гидрофобты құрылымы төмен болып келеді.Ғалымдар төзімді әрі арзан металл түрін шығаруды мақсат еткен.

2.2.Лазердің әскери істе пайдаланылуы. Шоқтың жіңішкелігі, аса жоғары монохроматтылығы қуатты импульстік лазерлерді әскери істе де кеңінен қолдануға мүмкіндік беріп отыр. Бұлар- лазерлік локация, лазерлік навигациялық жүйелер және лазер қаруы.

2.3.Лазерлер- байланыс саласында. Монохроматты когеренттi лазерлiк сәуленiң көмегiмен волоконды оптикада кабельдiк, телефондық және теледидарлық байланысты жүзеге асыруға болады. Тасымалдаушы жиiлiктiң аса жоғары (1013 – 1014 Гц) болуы бiр жарыққұбыры арқылы миллиардқа дейiнгi музыкалық хабарды немесе миллионға дейiнгi телехабарды бiрмезгiлде тасымалдауға мүмкiндiк бередi. Радиолокация дегеніміз-радиотолқындар арқылы объектіні тауып, оған дейінгі қашықтықтыжәне оның кеңістіктегі орнын, қозғалыс жылдамдығын анықтау. Бірақ радиотолқындарды арнайыалыс қашықтыққа бағыттаудың өзіндік қиыншылықтары бар. Біріншіден, бұл толқындар когерентті емес, сондықтан да одан алынатын мәліметтердің дәлдігі төмен болады. Міне сондықтан когерентті, әрі қысқа толқынды лазерді локатор шін қолданудың маңызы өте зор.

2.4.Лазерлі теледидар. Соның бірі соңғы кезде жиі ауызға алынып жүрген – лазерлі теледидарлар. Олар қолданысқа еніп қойды және техникалық мәніне орай, проекциялық теледидарлар қатарына жатқызуға болады. Бұл жерде жарық көзі ретінде лазер алынған.

Проекциялық технологиялардың пайда болғанына бірақ уақыт өтті. Ал стандартты жарық көздерінің орнына лазерді пайдаланып көру идеясы өткен ғасырдың алпысыншы жылдарында айтыла бастады. Тыңғылықты жүргізілген зерттеулер сәтті өтіп, лазерлерді проекторға қолданып көру мүмкіндігі расталды. Бұл – лазерлі теледидарды жасап шығаруға деген алғашқы қадам еді. Лазерлер қарапайым шамдарға қарағанда әлдеқайда жоғары жарықтық береді. Лазерлердің арқасында суреттердің сапасы артып, энергия да үнемделеді. Жаңа жобаны іске асыруда әр түрлі қиындықтар пайда болды да, қолданысқа шығару жоспары үнемі кейінге қалдырылып отырды. Тек 2006 жылы CES аталатынтанымал электроника көрмесіндеNecselспецификалықлазерлі платформа таныстырылымғашығарылады. Осы құрылғылазерлітеледидарлардыңпайдаболуынажолашты. Оптикалық технология саласында аса танымалArasorкомпаниясылазерлітеледидарды(4 сурет)функцияландыратынчиптіжасапшығарды. Осыныңарқасындалазерліпроекциялықтеледидардыңпрототипіжарыққашықты. Өнімтүсті тез береалатын, энергиятиімділігіменерекшеленді.

ОсындайжаңалықтарданкейінMitsubishiкомпаниясылазерлітеледидарлардыөндіру, жасажұмыстарынақызығушылықбілдіреді. ОларшығарғанMitsubishiLaserVue TV прототипі (экран диагоналі 65 дюйм) мамандарсынынаұшырап, көптегенталастардыңсебепкеріболады. Сериялық модель болмағандықтанMitsubishiкомпаниясыоңайсытылыпкетті.

Қалайболғанда да, лазердіқолданутеледидардықарапайымдыландырып, салмақты, көлемдікөбейтетінбөлшектерденқұтылдырады. Мәселен, жарықдөңгелегі, жарықфильтрлер, әртүрліполяризаторлар, жылжымалыәйнектер, қосымшаоптикалыққұрылғыларсындызаттардыңкөмегінсізжақсытеледидаржасапшығарумүмкіндігіберілді. Лазерлітеледидарларэксплуатацияданкейінгі 20 мыңсағаттанкейінқуатыазаятынсапалылазерлерарқылыжасалады.

Лазерлітеледидардыңкемшілігі – бағасының аса қымбаттылығындаболыптұр.

2.5.Лазерлі басу құрылғысы (орысша: лазерное печатное устройство) - ксерографиялық типтес басу аппараты (таңба жинақтау қүрылғысы). Мұнда таңба белгілері лазер сәулесі әсерімен сәуле сезгіш барабанда көрінбейтін жасырын (скрытое) бейнелер ретінде қалыптасады. Содан кейін ол ксерографиялық әдіспен қағазға беріліп ұнтақты бояумен айқындалады.

2.6.Лазер- геодезияда. Біздің Қазақстанда минералды (құрамында 1-6 г/л тұзы бар) су қорлары өте көп, оларды тиімді пайдалану қажет. Ал ол үшін суды тұщыту керек. Ал өндіріс орындары мен шаруашылықтар лас ағынды және аяқ суларды су құбырларына жібермегендері жөн. Ластанған су көздерін лазер технологиясы арқылы тазартқан тиімді. Ол әрі арзан, адамның денсаулығына да зиянды әсер етпейді. Бұл ғылыми озық әдіс бойынша еліміздің кез келген өзендері мен көлдерінің суларын тұщытып, ауыз суға пайдалана аламыз.

Лазерлік сәуленің агрономия саласында да өзіндік маңызы бар. Ол арқылы топырақ құрамын тыңайтуға, өнім сапасын арттыруға да болады екен.

2.7. Лазердің қару үшін қолданылуы. Лазердің негізгі бөлшектері: белсенді зат, резонатор, козғаушы көз бен жабдықтаушы көз. Лазер жарық толкындары диапозоныңда жұмыс істейді әрі кванттық-механикалық қондырғының бір түрі болып табылады. Оның жұмысы белсенді заттың козғаушы микробөлшектерін квант жарығына индуцивті жіберуге негізделген. Лазер өте жұқа шашырамайтын (шоғырланған), энергиясының тығыздығы жоғары жарық сәулесін алуға мүмкіндік береді. Бұл сәуле байланыс құралы (оның ішінде аса алыс ғарыштық), локация, навигация және талқандайтын қару ретінде де қолданылуы мүмкін.

Лазер қаруы — жойғыш элемент ретінде лазер сәулесін пайдаланатын қару. Қолданылуына байланысты лазердің – сәулелік, электромагниттік, кинетикалық, өте жоғары жиілік сияқты тағы басқа физикалық әсерлері бар.

Лазер қаруын шартты түрде «күйдіретін», «көз жанарын алатын», «электромагниттік-импульстік» және «қыздыратын» деп бөледі. Шетелдік мамандар лазердің көмегімен әр түрлі соғыс міндеттерін орындауға: мысалы, жер үсті, әуе, су асты, су үсті нысаналарының координаттарын анықтауға, бірнеше корреспондент арасында көп каналды байланыс орнатуға, қарсыластың тірі күштерінің көзін шағылыстырып, құртуға, басқарылатын ракеталарды жер үсті және әуе нысаналарына бағыттауға(6,7-сурет) болады деп есептейді

(7-сурет.) Соңғы уақытта АҚШ-та көптеген зерттеулер радиациялық карулар (ракетаға қарсы "өлім сәулесі") ойлап табуға, оптикалық кванттық генераторлар жасауға бағытталған. Инфрақызыл диапазондағы лазерлер жасалуда: ол 1 млн. градус температураға сәйкес келетін сөулелену туғызуы керек. Мұндай құрал қарсыластың 60-320 км қашықтықтағы ғарыштық снарядын балқытып (буға айналдырып) жіберуге тиіс. Сондай-ақ жеке қару ретінде қолдану әрекеті де АҚШ-та бақылаушыны соқыр етуге арналған оптикалық кванттық генераторы бар винтовка (5-сурет) жасалуда.

5- сурет Лазерлік көрсеткіші барРевольвер 6-сурет Лазерлі танк

7-сурет .Түрлі бағыттағы ракеталы кеме 8-сурет.Хирургиялық мақсатта қолдану)

Бұл күндерi лазерлiк термоядролық синтездi жүзеге асыру мүмкiндiктерi зерттелуде.

2.8.Лазердің медицинадағы ролі.Стоматология тәжірибесінде баяу ағынды гелий-неондық лазер қолданылады. Лазер сәулесінің шоғымен тіс ауруын емдеуге, яғни тістің ауырған жерін оңай ойып алып тастауға болады. Бір кереметі лазер сәулесі тістің ақау жерін өзі іздеп тауып алады. Оның себебі бар. Тік эмаль ақ жарықты кері шағылдырады. Сондықтан лазердің «нәзік» сәулесі тістің сау жеріндегі эмаль қабатынан кері шағылады да, лазер бұзылған жердітабады, сау жеріне зиянын тигізбейді. Ал операция тез өтетіндігі соншалықты, оны емделуші байқап та үлгермейді. Қанжел (пародонт) ауруларын, зақымданған тканьдерді емдеуде, организмнің әр түрлі ауруларға бейімділігін (сенсебилизаңия) кеміту, иммундық қасиеттерін күшейту т. б. клиникалық жұмыстарда жақсы нәтиже беріп келеді. Ауыз қуысында болатын стоматиттерді (ауыздың уылуы) ерін мен тіл жараларын, глоссалгияны (тоқтаусыз ауыратын тіл кеселі), глосситті (тіл кабынуы) лазер сәулесімен емдеуде жақсы нәтижелерге қол жеткізіліп келеді. Бұл сәулені сондай-ақ жақ сүйектері сынғанда, бетке пластикалық операциялар жасағанда қолданады.Соңғы уақытта көмейдің парездері мен параличтерін хирургиялық диодты лазерді қолдану арқылы жүзеге асырылатын жаңа әдісі енгізілді

Ал, Калифорниядан шыққан доктор лазердің көмегімен адамның көзінің түсін өзгертетін технологияны ойлап тапқан. Ендігі жерде көзінің түсін қарадан көкке ауыстырғысы келетін адамдар бар жоғы 20 секундта көзінің түсін ауыстыра алады. Бірақ ол қайтып орнына ешқашан келмейді екен.

3.Лазер сәулесінің биологиялық әсері. Лазерлi қондырғылармен жұмыс істеген, қызмет етушiлерге белгiлi потенциалды қауіп төндiредi.

Лазерлiк сәуленің термиялық (күйдiргiш) әсері бар, сонымен қатар, тіндерде болатын электромагниттiк аймақтың кернеуін өзгертетiн қасиетін бейнелейді Лазер қондырғыларымен жұмыс iстейтiндер шағылысқан және жайылған сәулелерден ОКГ -ң бетiндегi әртүрлi оптикалық элементтер мен сәуле жолында орналасқан нысаналар, құралдар, сонымен қатар, өндiрiс орындарының қабырғаларынан әсер алады.
Шағылысқан және жайылған лазерлiк сәулелердің тығыздығының маңызы шағылыстыратын материалдық құрамына және табылуына, лазердің қуатына және шығатын энергиясына байланысты. Күштi импульстi лазерлермен жұмыс iстегенде шығатын энергия жүздеген Дж-ге, шағылысқан лазер сәулесінің энергия тығыздығы кейде 10-2 - 10-3 Дж/см2-ге дейiн жетедi.
Лазерлiк сәулелер көздің торлы қабатын зақымдайды, ереже бойынша оператордың көзiне сәулелер аз көлемде түседi, себебi генерация кезiнде, зерттеушi өзiн сақтау шараларын қолданады: көзiн жабу, көзiлдiрiк кию, бұрылып басқа жаққа қарау және т.б. Кейде күштi импульстiк ОКГ-қ жұмыс жағдайында шу өте жоғары (120 дБ) болады және спектрдегi жиiлiк 125-400 Гц-ке жетедi. ОКГ тұрған жерде ауаның газдық және иондық құрамы өзгермейдi, бірақ ұзақ жұмыс жағдайында ауаның иондық құрамында азон және басқа зиянды қосылыстар көбейеді. Лазерлiк қондырғылармен жұмыс жасаған адамдарда нервтік көңіл-күй жағдайлары тұрақты түрде зорығумен жүредi.
Сәуленің және электрлiк тоқтың жоғары дәрежедегі кернеуі ағзалардың қалыпты ритмдегi жұмысын бұзады, әртүрлi ағзалардың ауруларының пайда болуына әкеледі. лазерлiк сәуленің биологиялық әсері күрделi. Лазерлiк сәулеленудің әсерінен болған биологиялық жылжулар негiзiнен термиялық (күйдiргiш), механикалық, фото-электрлiк және фотохимиялық құбылыстарды туғызады. Лазерлiк құрылымдарды қолданғанда көру ағзасы едәуір зақымдалып, оның жұмысы бұзылады. Әсіресе, көдің торлы қабаты мен нұрлы қабығы оған өте сезiмтал. Көздің зақымдалуы тіке жарық сәуленің, осымен бiрге әртүрлi нәрседен шағылысып шыққан жарық бейнелерінің түсуінен және шашыраңкы лазерлiк сәулелерден байқалады. Кәдiмгi термиялық факторлардан туатын зақымданулар күйiк тәрiздi, ал жоғары деңгейдегі энергияның әсерінен кездің торлы қабығында қан құйылулар байқалады.
Лазерлiк сәулелену басқа да ағзалар мен тіндердің патологиялық өзгерiстерiне әкеледі: бас, мойын, тері, iшкi ағзаларды. Терiдегi өзгерiстер: сәл эритемадан терең некрозға дейiн, терінің құрғауына, жарылып тiлiнуiне, күюiне, оның әртүрлi дәрежедегі дақтардың болуына, қоңырлануына-қараюына әкеледі. Ұзақ ОКГ-ң әcepi орталық нерв жүйесiнде, жүрек-қантамырлар және т.б. жүйелерiнде әртүрлi дәрежелік қызметтік бұзылыстарды туғызады.

4.Қорытынды. Қазіргі ғылым мекн техниканың дамуы әлі де лазерлік сәулелердің мол мүмкіншілігін ашады. Сондықтан біз- егеменді еліміздің жастары, еліміздегі халық озық технологияларды пайдаланып, халықтың әл-ауқатын жақсартамыз десек, барлығымыз тек білім алу жолында үлкен белестерді бағындыруымыз керек.

Пайдаланылған әдебиеттер:

1. Стоматология терминдерінің орысша-қазақша түсіндірме сөздігі. – Алматы, Қазақстан, 1991. ISBN 5-615-00789-3

2. Қазақ тілі терминдерінің салалық ғылыми түсіндірме сөздігі: Әскери іс. Алматы:"Мектеп" ААҚ , 2001

3.О.Д.Дайырбеков, Б.Е.Алтынбеков, Б.К.Торғауытов, У.И.Кенесариев, Т.С.Хайдарова Аурудың алдын алу және сақтандыру бойынша орысша-қазақша терминологиялық сөздік. Шымкент. “Ғасыр-Ш”, 2005 жыл. ISBN 9965-752-06-0

4. Орысша-қазақша түсіндірме сөздік: Физика / Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д,, профессор Е. Арын – Павлодар: С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006. ISBN 9965-808-88-0

5. Полиграфия, өлшеу техникасы, ағаш өңдеу жабдыктары және металл өңдеу техникасы мен технологиясы: Қазақша-орысша терминдердің түсіндірме сөздігі.

6.http://densaulyk.astana.kz/- сайты

7.Баяхметова, А.А.Студенттердің өзіндік жұмысына арналған әдістемелік нұсқама.

8.Айқын газеті http://www.aikyn.kz/articles/view/57519 сайтынан

9. Тұяқбаев С., Насохова Б., Кем В., Загайнова В., Физика-11, оқулық, 2007