Лазер. Применение лазера в науке и технологии

Урок в 11 классе

Цели урока

Образовательные: изучение  работы квантового генератора и практического применения.

Развивающие: ознакомление с применением квантовой теории в работе конкретного устройства

и многообразием областей применения.

Воспитательные: ознакомление с революционной ролью значительных  научных открытий и миротворческой деятельностью ученых.

Оснащение урока

1.            Компъютер, видеопроектор

2.            Лазер демонстрационный школьный

3.            Учебно – методический комплекс «Физика – 11»

4.            Плакат «Лазер»

Этапы урока

Словарь урока:

Аббревиатура ЛАЗЕР

Л - Light

А - Amplification by

З - Stimulated

Е - Emission of

Р – Radiation

Индуцированное излучение

Инверсная заселенность

Повторение

I.             Постулаты Бора.

II.            Поглощение  излучения атомом.

III.          Излучение света.

  IV.    Энергия кванта излучения Е = Е2 – Е1 

Изложение темы урока

I.             Индуцированное излучение.

Альберт Эйнштейн. 1916 г.

     II.       Инверсная заселенность энергетических уровней.

Советский физик  Фабрикант  в 1940 г. обосновал возможность инверсной заселенности энергетических уровней в атомах, когда при свободных уровнях с меньшей энергией заселены (заполнены) все уровни с большей энергией.

III.          Усиление света.

Открытие индуцированного излучения наряду с открытием инверсной заселенности энергетических уровней в атоме  стало основой нового принципа и типа излучения с усилением.

Индуцированное (вынужденное) излучение – усиление излучения, так как  световая волна имеет частоту и фазу  падающей волны.

    В 1954 г. советские физики Басов Н. Г. и Прохоров А. М. и американский физик Таунс Ч. создали микроволновый генератор радиоволн с длиной волны λ = 1,27 см.

     В 1963 г. Н.Г.Басову, А. М. Прохорову и Ч . Таунсу была присуждена Нобелевская премия.

     В 1960 г.в С.Ш.А. был создан первый лазер –  квантовый генератор электромагнитных волн в видимом диапозоне спектра.

     Схема энергетических  уровней  рубинового лазера.

     Работа рубинового лазера.

     Рубиновый стержень с одним зеркальным и вторым полузеркальным торцами, лампа накачки, источник высокого напряжения.

        Другие типы лазеров. Полупроводниковые, газовые лазеры

Свойства лазерного излучения

Демонстрация работы лазера и свойств излучения

Свойства лазерного излучения

1.            Монохроматическое и когерентное излучение.

2.            Малая расходимость луча.

3.            Большая мощность излучения.

4.            Нагревание среды.

Применение лазера

1.            Энергетика. Работы в области управляемого термоядерного синтеза с использованием лазера.

2.            Биология. Влияние излучения лазера на биологические процессы.

3.            Медицина (операции и терапия).

4.            Новые технологии в промышленности. Получение сверхчистых металлов и сплавов. Сварка.

5.            Оружие. Оптические лазеры в системах наведения и прицеливания.

Рентгеновские лазеры большой мощности как оружие.

6.            Научные исследования.

7.            Информационные технологии. Запись и воспроизведение информации. Передача информации.

8.            Лазерная локация

 9.          Передача данных

Обобщение знаний.

Итоги урока:

ü  Что такое лазер?

ü  Назовите два типа излучения атомом.

ü  Назовите два типа заселенности энергетических уровней атома.

ü  Возможно ли усиление света при излучении?

ü  Для чего вводится дополнительный  энергетический уровень?

ü  Назовите конструктивные элементы рубинового лазера.

ü  Как работает рубиновый лазер?

ü  Назовите свойства излучения лазера.

ü  Назовите области применения лазера.

Домашнее задание

•             1.  Физика – 11, §§ 95, 97

•             2. Сборник задач по физике,  № 1108

•             3. Другие источники: CD «Открытая физика».

•             4. Медицина и техника. Тихонов Б. П.