Чем отличается излучение лазера от излучения лампы накаливания?

13 ответов на вопрос “Чем отличается излучение лазера от излучения лампы накаливания?”

  1. WaStEr Ответить

    Излучение лампочки термодинамически равновесное, то есть распределение мощности по спектру описывается для него формулой Планка. И это излучение широкополосное – в нём присутствуют все возможные длины волн. Конечно о-очень коротких, как и о-очень длинных волн в нём практически нет, но “практически” означает лишь чрезвычайно малую долю, но не нулевую. Нагретая градусов до четырёхсот лампочка кажется совершенно тёмной, но в абсолютно тёмной комнате и дав глазам привыкнуть к темноте можно увидеть, что она всё-таки светится тусклым красным светом.
    Излучение лазера не является термодинамически равновесным, и его спектр поэтому формуле Планка не подчиняется. Оно строго монохроматичное. Для хорошего лазера удаётся получить ширину полосы в десятки, а то и в единицы герц – при том, что частота излучения там сотни терагерц.
    Как следствие “термодинамичности”, излучение лампочки изотропно. То есть оно равномерно распределено по всем возможным направлениям. В частности, поэтому же солнечный диск представляется нам светящимся равномерно (это тоже “лампочка”, просто температура повыше, но работает та же формула Планка). Излучение лазера остронаправленное, оно всё, целиком, сосредоточено в пределах очень маленького телесного угла. Величина этого угла зависит от геометрии лазера и от энергии накачки: чем больше отношение длины к ширине у оптического резонатора, в котором и генерируются световые колебания, тем это угол меньше. А чем больше энергия накачки – тем этот угол больше (для лазеров с непрерывным режимом работы; у лазеров с управляемой добротностью нет прямой связи между мощностью накачки и мощностью излучения в импульсе). Строго нулю этот угол равен быть не может, хотя б из того, что свет имеет и волновую природу. Нулевой угол расходимости получится только у лазера с бесконечно широкой выходной апертурой, что вряд ли возможно.
    Излучение лампочки, опять же из-за своей термодинамической природы, некогерентное. Это означает, что даже у фотонов одинаковой энергии (= одинаковой длины волны) фазы не согласованы – они совершенно случайные. Лазерное излучение – когерентное. Фазы всех фотонов в нём согласованные (попросту равные). Разница между когерентным и некогерентным излучением примерно как между военным парадом и демонстрацией трудящихся: на параде все дружно печатают шаг, и эти шаги строго одинаковые: все идут в ногу, и глядя на одного солдата, можно сразу сказать, как идут все другие (в каком положении нога у ВСЕХ солдат в любой момент времени). Напротив, демонстранты идут все как бог на душу положит, их шаги “по фазе” (впрочем, кавычки тут необязательны…) никак не согласованы

  2. Mr.crazy Ответить

    Цель работы:изучить свойства монохроматичности, когерентности и поляризованности лазерного излучения.
    Приборы и принадлежности:модульный учебный комплекс МУК – О по «Оптике», лист белой бумаги, миллиметровая линейка.
    Краткая теория

    Свет представляет собой сложное явление: в одних опытах он ведет себя как электромагнитная волна, в других – как поток фотонов. В явлениях интерференции, дифракции и поляризации проявляется волновая природа света.
    Рис. 2
    Рис. 1
    Электромагнитные волны поперечны: векторы напряженности электрического поля и магнитного поля перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны (рис. 1).
    Поскольку векторы и электромагнитной волны перпендикулярны друг другу и изменяются синхронно, для полного описания состояния поляризации светового пучка требуется знание поведения лишь одного из них. Обычно для этой цели выбирается вектор , который называют световым вектором.
    Плоскость, в которой совершаются колебания светового вектора , называется плоскостью поляризации.
    Отдельно взятый атом спонтанно излучает электромагнитную волну, для которой плоскость поляризации строго фиксирована. Но любое святящееся тело (например, нить электрической лампы) состоит из огромного числа частиц. Излучение любой из них никак не связано с излучением соседней, поэтому плоскость поляризации у каждой из них не зависит от соседней. В суммарном излучении, которое испускается таким телом, направление плоскости поляризации меняется беспорядочно, одновременно во всех направлениях, перпендикулярных световому лучу (рис. 2а). Такой свет называется естественным или неполяризованным. Типичный пример неполяризованного света – солнечное излучение, излучение ламп накаливания, ламп дневного света.
    Свет, у которого направление колебаний светового вектора происходит в одной плоскости (рис. 2б) называется плоскополяризованным. Свет, в котором имеется преимущественное направление колебаний напряженности , но при этом имеются и другие направления колебаний, называют частично поляризованным.
    Поляризованным является индуцированное излучение, генерируемое в лазерах – оптических квантовых генераторах, созданных в 1960 г. Индуцированным называется излучение возбужденных атомов вещества под действием падающего на него света. Особенность этого излучения заключается в том, что возникшая при индуцированном излучении световая волна не отличается от падающей на атом волны ни частотой, ни фазой, ни поляризацией, т.е. в суммарном излучении направление плоскости поляризации строго фиксировано. В отличие от обычных источников света, в лазерах атомы излучают свет согласованно, поэтому лазерное излучение является монохроматичным, когерентным и поляризованным.

  3. Pethis Ответить

    Лазеры и излучение от них используется человечеством уже довольно давно. Помимо медицинской среды эксплуатации подобные устройства получили широкое применение в технических отраслях промышленности. Взяли их на вооружение специалисты из области декорирования и создания спецэффектов. Теперь ни одно масштабное шоу не обходится без сцены с лазерными лучами.
    Чуть позже такое излучение перестало принимать только промышленные формы и стало встречаться в быту. Но не все знают, как отражается влияние лазерного излучения на организм человека при регулярном и периодическом облучении.

    Что такое лазерное излучение?

    Лазерное излучение рождается по принципу создания света. В обоих случаях используются атомы. Но в ситуации с лазерами присутствуют другие физические процессы, и прослеживается воздействие электромагнитного поля внешнего типа. Из-за этого ученые называют излучение от лазеров вынужденным или стимулированным.
    В терминологии физики лазерным излучением называют электромагнитные волны, которые распространяются почти параллельно по отношению друг к другу. Из-за этого лазерный луч отличается острой направленностью. Кроме этого такой луч обладает небольшим углом рассеивания совместно с огромной интенсивностью влияния на поверхность, которую облучают.
    Главным отличием лазера от стандартной лампы накаливания считается спектральный диапазон. Лампа числится рукотворным источником света, который излучает электромагнитные волны. Спектр освещения у классической лампы составляет почти 360 градусов.

    Воздействие лазерного облучения на все живое

    Вопреки стереотипам, влияние лазерного излучения на организм человека не всегда подразумевает что-то негативное. Из-за повсеместного использования квантовых генераторов в разных жизненных сферах ученые решили задействовать возможности узконаправленного луча в медицине.
    В ходе многочисленных исследований стало понятно, что лазерное облучение имеет несколько характерных свойств:
    Повреждения от лазера могут производиться не только в процессе прямого воздействия на организм из аппарата. Нанести ущерб может даже рассеянное облучение или отраженные лучи.
    Между степенью поражения и основными параметрами электромагнитной волны прослеживается прямая связь. Также на тяжесть поражения влияет расположение облученной ткани.
    Негативный эффект при поглощении тканями энергии может выражаться в тепловом или световом воздействии.
    Но вот последовательность при поражении лазером всегда предусматривает идентичный биологический принцип:
    повышение температуры, которое сопровождается ожогом;
    закипание межтканевой и клеточной жидкостей;
    образование пара, создающего весомое давление;
    взрыв и ударная волна, разрушающие все ткани поблизости.
    Зачастую неправильно использованный лазерный излучатель несет, в первую очередь, угрозу для кожных покровов. Если влияние было особенно сильным, то кожа будет выглядеть отечной, со следами многочисленных кровоизлияний. Также на теле будут встречаться большие участки омертвевших клеток.
    Задевает такое облучение и внутренние ткани. Но при масштабных внутренних поражениях рассеянное воздействие лучами не столько сильно, как прямое или отраженное зеркально. Подобные повреждения будут гарантировать патологические изменения в функционировании различных систем организма.
    Кожный покров, который страдает больше всего, является защитой внутренних органов каждого человека. Из-за этого он берет большую часть негативного воздействия на себя. В зависимости от разных степеней поражения на коже будут проявляться покраснения или прослеживаться некроз.
    Исследователи пришли к выводу, что люди с темной кожей менее восприимчивы к глубинным поражениям из-за лазерного облучения.
    Схематически все ожоги можно разделить на четыре степени вне зависимости от пигментации:
    I степень. Подразумевает стандартные ожоги эпидермиса.
    II степень. Включает ожоги дермы, что выражается в образовании характерных пузырей поверхностного слоя кожи.
    III степень. Основывается на глубинных ожогах дермы.
    IV степень. Самая опасная степень, которая отличается деструкцией всей толщины кожи. Поражение охватывает подкожную клетчатку, а также соседствующие к ней слои.

    Лазерные поражения глаз

    На втором месте в негласном рейтинге возможного отрицательного влияния лазера на организм человека находятся поражения органов зрения. Короткие лазерные импульсы способны за небольшой промежуток времени вывести из строя:
    сетчатку,
    роговицу,
    радужную оболочку,
    хрусталик.
    Причин для подобного воздействия существует несколько. Основными из них выступают:
    Невозможность вовремя среагировать. Из-за того что длительность импульса составляет не более 0,1 секунды, человек не успевает моргнуть. Из-за этого глаз остается незащищенным.
    Легкая уязвимость. По своим особенностям хрусталик и роговица считаются сами по себе уязвимыми органами.
    Оптическая глазная система. Из-за фокусировки лазерного излучения на глазном дне, точка облучения при попадании на сосуд сетчатки способна закупорить его. Так как там нет болевых рецепторов, то повреждение обнаружить мгновенно не получится. Только после того как выжженная территория становится больше, человек замечает отсутствие части изображения.
    Чтобы быстрее сориентироваться при потенциальном поражении, эксперты советуют прислушиваться к таким симптомам:
    спазмы век,
    отек век,
    болевые ощущения,
    кровоизлияние в сетчатке,
    помутнение.
    Опасности добавляет тот факт, то поврежденные лазером клетки сетчатки теряют возможность восстановиться. Так как интенсивность облучения, влияющего на органы зрения ниже, чем идентичный порог для кожи, врачи призывают к осторожности.
    Следует остерегаться инфракрасных лазеров разного типа, а также приборов, которые генерируют излучение с мощностью свыше 5 мвт. Распространяется правило на технику, выдающую лучи видимого спектра.

    Взаимосвязь между лазерной волной и ее сферой применения

    Каждая из областей применения лазерного излучения ориентируется на строго определенный показатель длины волны.
    Данный показатель напрямую зависит от природы. Вернее, от электронного строения рабочего тела. Это означает, что ответственной за длину волны выступает среда, где происходит генерация ее излучения.
    В мире имеются разные виды твердотельных и газовых лазеров. Задействованные лучи должны принадлежать к одному из трех наиболее распространенных типов:
    видимый,
    ультрафиолетовый,
    инфракрасный.
    При этом рабочий диапазон облучения может колебаться от 180 нм до 30 мнм.
    Особенности влияния лазера на человеческий организм базируются на длине волны. Так, например, человек быстрее реагирует на зеленый лазер, чем на красный. Последний не отличается безопасностью для всего живого. Причина кроется в том, что наше зрение почти в 30 раз луче воспринимает зеленый, нежели красный цвет.

    Как защититься от лазера?

    В большинстве случаев защита от лазерного излучения нужна тем людям, чья работа тесно связана с его постоянным использованием. Если предприятие имеет на своем балансе любой тип квантового генератора, то его руководители обязательно производят инструктаж своих сотрудников.
    Эксперты разработали отдельную сводку правил поведения и безопасности, которые позволят защитить сотрудника от возможных последствий излучения. Главным правилом выступает наличие средств индивидуальной защиты. Причем подобные средства могут разительно отличаться в зависимости от прогнозируемой степени опасности.
    Всего в международной классификации предусмотрено разделение на четыре класса опасности. Соответствующую маркировку должен указать изготовитель. Только первый класс считается относительно безопасным даже для органов зрения.
    Ко второму классу принадлежат излучения прямого типа, которые поражают органы глаз. Также к представленной категории причислено зеркальное отражение.
    Гораздо опаснее излучение третьего класса. Его прямое воздействие угрожает глазам. Не менее опасно отраженное излучение диффузного типа на расстоянии 10 см от поверхности. Кожные поражения будут происходить не только при прямом воздействии, но и при зеркально отраженном.
    При четвертом классе страдает и кожа, и глаза при различных форматах воздействия.
    К коллективным защитным мерам на производстве причисляют:
    специальные кожухи,
    защитные экраны,
    световоды,
    инновационные методы слежения,
    сигнализации,
    блокировки.
    Из относительно примитивных, но действенных способов выделяют ограждение зоны, где производится облучение. Это позволит защитить работников от случайного облучения по неосторожности.
    Также на особо опасных предприятиях обязательно использовать средства индивидуальной защиты сотрудников. Они подразумевают под собой особый комплект спецодежды. Не обойтись во время работы и без ношения очков, предусматривающих защитное покрытие.
    В качестве профилактики врачи рекомендуют просто придерживаться правил техники безопасности и эксплуатации установки. Нельзя отказываться и от регулярного прохождения медицинской комиссии.

    Лазерные гаджеты и их излучение

    Многие не подозревают о том, насколько серьезными могут быть последствия бесконтрольной эксплуатации самодельных устройств с лазерным принципом. Касается это самодельных конструкций вроде лазерных:
    светильников,
    указок,
    фонариков.
    Особенно это касается старшеклассников, которые стремятся провести ряд опытов, не имея представления о правилах безопасности при их конструировании.
    Использовать лазеры домашнего производства в помещениях, где присутствуют люди, недопустимо. Также нельзя направлять лучи на стекла, металлические пряжки и прочие предметы, которые могут давать отблески.
    Даже если луч отличается небольшой интенсивностью, он может привести к трагедии. Если навести лазер на глаза водителя во время активного движения, то он может ослепнуть и не справиться с управлением.
    Ни при каких обстоятельствах нельзя заглядывать в объектив лазерного источника излучения. Отдельно стоит учитывать то, что очки для работы с лазером должны быть рассчитаны на ту длину волны, которую будут генерировать выбранные аппараты.
    Чтобы не допустить серьезной трагедии доктора просят прислушаться к этим рекомендациям и следовать им всегда.

  4. Strang3r Ответить

    Основные параметры и характеристики источников излучения.
    Требования к источникам излучения для ВОЛС
    1. Лазеры и светодиоды должны изучать световую энергию на длине волны, соответствующей одному из минимумов полных потерь в волоконном световоде оптического кабеля.
    2. Обеспечивать эффективный ввод излучения в световод.
    3. Иметь малые габаритные размеры, массу.
    4. Иметь малую потребляемую мощность.
    5. Отличаться простотой, надежность, долговечностью.
    1. Длина волны излучения ?,
    2. Ширина спектра излучения ??,
    3. Мощность излучения P,
    4. Потребляемая мощность,
    5. Максимально предельная частота модуляции fmax,
    6. Диаграмма направленности мощности излучения,
    7. Ватт-амперная характеристика,
    8. Спектральная характеристика.
    В отличие от лазера в светодиоде излучение происходит спонтанно (самопроизвольно) и луч имеет меньшую мощность излучения и широкую диаграмму направленности излучения.
    Зависимость мощности выходного излучения светодиода от тока возбуждения практически линейна (рис. 15.4). У лазеров эта зависимость резко Нелинейная. После некоторого значения, называемого поро-говым уровнем, мощность резко возрастает и сущест-венно изменяется ее зависимость от тока. Незначительное превышение поро-гового уровня тока приводит к воз-растанию лазерного шума и снижению срока службы прибора. Порог генерации зависит от рабочей температуры и со временем изменяется. Поэтому для регулировки смещения и модулирующего сигнала в передатчике следует пересмотреть цепь обратной связи.
    Полупроводниковые лазеры генерируют большую, чем светодиоды, выходную мощность – до 1015мВт, у светодиодов – 1…3мВт.
    Широкий спектр излучения у светодиодов ??=30…100нм, превосходит ширину спектра лазеров в десятки раз, у лазеров ??=2нм.
    Мощность излучения является постоянной до fmax – предельно допустимой частоты модуляции. На частотах выше fmax эффективность источника излучения падает. У светодиодов fmax равна 100…200 МГц, тогда как у лазеров более 2 ГГц.
    Светодиоды используются при скорости передачи информации до 100 Мбит/с, а лазеры – так же и выше 100 Мбит/c.
    Однако светодиоды проще в изготовлении, дешевле и отличаются более высокой долговечностью (у светодиода 106 часов, у лазера – до 105 часов).

  5. MoDePaToP_ADMNn Ответить

    Другим способом управления длиной волны является метод преобразования частоты излучения (или деления длины волны, что одно и то же). При этом в лазере устанавливается дополнительный элемент, осуществляющий это преобразование – специальный нелинейный кристалл (такой, в котором взаимодействие вещества со светом нелинейно зависит от поля, например, кристалл KDP).
    Самая частая используемая разновидность такого явления это т.н. генерация второй (или более высоких) гармоники, при которой частота излучения удваивается (длина волны уменьшается в два раза). Электромагнитное поле, возникающее в кристалле и переизлучающееся в свет при этом пропорционально квадрату поля падающего света, что приводит к появлению компоненты с удвоенной частотой (квадрат синуса, описывающего волну, представляется как сумма постоянной величины и величины, колеблющейся на удвоенной частоте). Такие кристаллы установлены, например, в китайских зеленых лазерных указках. Вообще говоря, это поистине hi-tech устройство: такая указка является полноценным твердотельным лазером с продольной диодной накачкой и генерацией второй гармоники. В излучении таких указок можно найти как компоненту, собственно, зеленого цвета (0.53 мкм), так и остаточное излучение основной гармоники (1.06 мкм), и излучение диодного лазера накачки (0.808 мкм).
    В нелинейных кристаллах так же возможна генерация суммарной (или разностной) частоты. Происходит это, опять же, благодаря нелинейным явлениям. При этом из двух взаимодействующих в кристалле фотонов возникает один, с частотой, являющейся суммой частот исходных фотонов. Такой подход позволяет заполнить лазерным излучением ультрафиолетовый диапазон, в котором обычных лазерных источников практически не существует.
    Плавная перестройка частоты в некотором пределе возможна благодаря параметрическому усилению света в нелинейных кристаллах (явление основано на генерации суммарной и разностных частот). При этом сам нелинейный кристалл накачивается интенсивным светом какой-либо длины волны (генерируемой лазером), а этот свет внутри него преобразуется в две (или более) волн другой длины, свет которых гуляет по дополнительному резонатору. Таким образом получаются как бы два лазера внутри одного. При этом перестройка по длине волны осуществляется путем поворота или нагрева кристалла, что меняет условия нелинейного взаимодействия для разных длин волн за счет зависимости коэффициента преломления кристалла от угла и температуры.

  6. omg Ответить

    Технические характеристики лазера: длина волны, мкм; ширина линии излучения; интенсивность излучения (определяется по величине энергии или мощности выходного пучка и выражаемая в Дж или Вт); длительность импульса ,с; частота повторения импульсов,Гц.

    Лазеры получили широкое применение в научных целях, в практической медицине, а также в различных областях техники. Области применения лазера определяются энергией используемого лазерного излучения:

    Биологическое действие лазерного излучения зависит от энергии излучения Е, энергии импульса Еи, плотности мощности (энергии) Wp (We), времени облучения t, длины волны l, длительности импульса t, частоты повторения импульсов f, потока излучения Ф, поверхностной плотности излучения Еэ, интенсивности излучения I.
    Характеризуемый объект
    Показатель
    Обозначение
    Единица измерения
    Пучок лазерного излучения
    Энергия лазерного излучения
    Е
    Дж
    Энергия импульса лазерного излучения
    Еи
    Дж
    Мощность лазерного излучения
    Р
    Вт
    Плотность энергии (мощности) лазерного излучения
    We , Wp
    Дж/см2 (Вт/см2)
    Поле излучения
    Поток излучения
    Ф, F, Р
    Вт
    Поверхностная плотность потока излучения
    Еэ
    Вт/м2
    Интенсивность излучения
    I, S
    Вт/м2
    Источник излучения
    Излучательная способность
    Rэ
    Вт/м2
    Энергетическая сила излучения
    Iэ
    Вт/ср
    Энергетическая яркость
    Le
    Вт/м2·ср
    Приемник излучения
    Облученность (энергетическая освещенность)
    Ee
    Вт/м2
    Энергетическое количество освещения
    He
    Дж/м2
    Под воздействием лазерного излучения нарушается жизнедеятельность, как отдельных органов, так и организма в целом. В настоящее время установлено специфическое действие лазерных излучений на биологические объекты, отличающееся от действия других опасных производственных физических и химических факторов. При воздействии лазерного излучения на сплошную биологическую структуру (например, на организм человека) различают три стадии: физическую, физико-химическую и химическую.
    На первой стадии (физической) происходят взаимодействия излучения с веществом, характер которых зависит от анатомических, оптико-физических и функциональных особенностей тканей, а также от энергетических и пространственных характеристик излучения и, прежде всего, от длины волны и интенсивности излучения. На этой стадии происходит нагревание вещества, переход энергии электромагнитного излучения в механические колебания, ионизация атомов и молекул, возбуждение и переход электронов с валентных уровней в зону проводимости, рекомбинация возбужденных атомов и др. При воздействии непрерывного лазерного излучения преобладает в основном тепловой механизм действия, в результате которого происходит свертывание белка, а при больших мощностях – испарение биоткани. При импульсном режиме (с длительностью импульсов <10-2 с) механизм взаимодействия становится более сплошным и приводит к переходу энергии излучения в энергию механических колебаний среды, в частности ударной волны. При мощности излучения свыше 107 Вт и высокой степени фокусировки лазерного луча возможно возникновение ионизирующих излучений.
    На второй стадии (физико-химической) из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, обладающие высокой способностью к химическим реакциям.
    На третьей стадии (химической) свободные радикалы реагируют с молекулами веществ, входящих в состав живой ткани, и при этом возникают молекулярные повреждения, которые в дальнейшем определяют общую картину воздействия лазерного излучения на облучаемую ткань и организм в целом. Схематически основные факторы, определяющие биологическое действие лазерного излучения, можно представить следующим образом:
    Лазерное излучение представляет опасность главным образом для тканей, которые непосредственно поглощают излучение, поэтому с позиций потенциальной опасности воздействия и возможности защиты от лазерного излучения рассматривают в основном глаза и кожу.
    Высокой чувствительностью к электромагнитным излучениям обладают роговица и хрусталик глаза, причем оптическая система глаза способна на несколько порядков увеличивать плотность энергии видимого и ближнего инфракрасного диапазона на глазном дне по отношению к роговице.
    Длительное действие лазерного излучения видимого диапазона (не на много меньше ожогового порога) на сетчатку глаза может вызвать необратимые изменения в ней, а в ближнем инфракрасном диапазоне может привести к помутнению хрусталика. Клетки сетчатки после повреждения не восстанавливаются.
    Действие лазерного излучения на кожу в зависимости от первоначальной поглощенной энергии приводит к различным поражениям: от легкой эритемы (покраснения) до поверхностного обугливания и, в конечном итоге, образования глубоких дефектов кожи.
    Различают 6 видов воздействия ЛИ на живой организм:
    1) термическое (тепловое) действие. При фокусировании лазерного излучения выделяется значительное количество теплоты в небольшом объеме за короткий промежуток времени;
    2) энергетическое действие. Определяется большим градиентом электрического поля, обусловленного высокой плотностью мощности. Это действие может вызвать поляризацию молекул, резонансные и другие эффекты.;
    3) фотохимическое действие. Проявляется в выцветании ряда красителей;
    4) механическое действие. Проявляется в возникновении колебаний типа ультразвуковых в облучаемом организме.
    5) электрострикция – деформация молекул в электрическом поле лазерного излучения;
    6) образование в пределах клетки микроволнового электромагнитного поля.
    Предельно-допустимыми уровнями (ПДУ) облучения приняты энергетические экспозиции. Для ПДУ непрерывного лазерного излучения выбирают энергетическую экспозицию наименьшей величины, не вызывающей первичных и вторичных биологических эффектов (с учетом длины волны и длительности воздействия). Для импульсно-периодического излучения, ПДУ облучения рассчитывают с учетом частоты повторения и воздействия серии импульсов.
    При эксплуатации лазеров, помимо лазерного излучения, возникают и другие виды опасностей. Это – выделение вредных химических веществ, шум, вибрация, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

  7. Shugar Ответить

    Устройство лазера и свойства вынужденного излучения обуславливают отличие лазерного излучения от излучения обычных источников света. Лазерное излучение (ЛИ) характеризуется следующими важнейшими свойствами.
    1. Высококогерентностъ. Излучение является высококогерентным, что обусловлено свойствами вынужденного индуцированного излучения. При этом имеет место не только временная, но и пространственная когерентность: разность фаз в двух точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения, сохраняется постоянной (рис. а) (в следствии пространственной когерентности излучение может быть сфокусировано в очень малом объеме).
    2. Монохроматичность. Лазерное излучение является в высокой степени монохроматическим, то есть содержит волны практически одинаковой частоты (фотоны имеют одинаковую энергию). Это обусловлено тем, что вынужденное излучение связано с дублированием фотонов (каждый индуцированный фотон полностью подобен первоначальному). При этом формируется электромагнитная волна постоянной частоты. Ширина спектральной линии составляет 0,01 нм. На рис. в приведено схематическое сравнение ширины линии лазерного луча и луча обычного света.
    До появления лазеров излучение с некоторой степенью монохроматичности удавалось получить с помощью приборов – монохроматоров, выделяющих из сплошного спектра узкие спектральные интервалы (узкие полосы длин волн), однако мощность света в таких полосах мала.
    3. Высокая мощность. С помощью лазера можно обеспечить очень высокую мощность монохроматического излучения – до 105 Вт в непрерывном режиме. Мощность импульсных лазеров на несколько порядков выше. Так неодимовый лазер генерирует импульс с энергией Е = 75 Дж, длительность которого t = 3·10–12 с. Мощность в импульсе равна Р = E/t = 2,5·1013 Вт (для сравнения: мощность ГЭС Р ~ 109 Вт).
    4. Высокая интенсивность. В импульсных лазерах интенсивность лазерного излучения очень высока и может достигать I = 1014-1016 Вт/см2 (ср. интенсивность солнечного света вблизи земной поверхности I = 0,1 Вт/см2).
    5. Высокая яркость. У лазеров, работающих в видимом диапазоне, яркость лазерного излучения (сила света с единицы поверхности) очень велика. Даже самые слабые лазеры имеют яркость 1015 кд/м2 (для сравнения: яркость Солнца L ~ 109 кд/м2).
    6. Давление. Лазерный луч при падении на поверхность оказывает давление (р). При полном поглощении лазерного излучения, падающего перпендикулярно поверхности, величина создается давление р = I/с, где I– интенсивность излучения, с – скорость света в вакууме. При полном отражении величина давления в два раза больше. При интенсивности I = 1014 Вт/см2 = 1018 Вт/м2, р = 3,3·109 Па = 33000 атм.
    7. Малый угол расходимости в пучке. Коллимированностъ. Излучение является коллимированным, то есть все лучи в пучке почти параллельны друг другу (рис.6). На большом расстоянии лазерный пучок лишь незначительно увеличивается в диаметре (для большинства лазеров угол расходимости составляет 1 угловую минуту или меньше). Так как угол расходимости мал, то интенсивность лазерного пучка слабо убывает с расстоянием. Остронаправленность позволяет передавать сигналы на огромные расстояния при малом ослаблении их интенсивности.
    8. Поляризованностъ. Лазерное излучение полностью поляризовано.

  8. your_problem Ответить


    Принципиальная схема измерительного преобразователя для определения концентрации воды в ацетоне.
     [1]
    Излучение лампы накаливания / собирается конденсором 2 в параллельный пучок.
     [2]

    Принципиальная схема колориметра Бернема.
     [3]
    Излучение лампы накаливания проходит через рамку с основными светофильтрами ( красным, зеленым и синим) диафрагму, площадь которой равна / площади светофильтров, и стеклянный световод, торцы которого закрыты молочным стеклом. Задний торец световода равномерно заполнен смесью основных стимулов, цвет которой регулируется перемещением рамки с фильтрами в вертикальном и горизонтальном направлениях перед неподвижной диафрагмой. Яркость поля зрения может регулироваться любым ослабителем, установленным между источником света и рамкой. Вместо показанной на рисунке рамки может быть использовано любое другое устройство с четырьмя или большим числом основных фильтров. Обычно для исследования цветового равенства или иных задач используются одновременно два одинаковых колориметра, поля которых сводятся рядом.
     [4]
    Излучение лампы накаливания 6 собирается конденсором 7 и 8 в параллельный пучок. Диафрагма 9 и коммутатор / / вырезают из этого пучка три параллельных пучка меньшего сечения – измерительный, сравнительный и коммутирующий.
     [5]

    Зависимость световой отдачи газополной лампы накаливания от температуры нити.
     [6]
    Цветность излучения ламп накаливания, подобно цветности излучения полного излучателя, зависит от температуры тела накала. По мере увеличения температуры цветность излучения ламп накаливания приближается к цветности черного тела.
     [7]
    Поток излучения лампы накаливания собирается конденсором в параллельный пучок, из которого диафрагма своими четырьмя отверстиями формирует измерительный, сравнительный и опорный оптические каналы. При вращении обтюратора лучи проходят через измерительную кювету и фиксируются объективом на площадку фоторезистора через интерференционный светофильтр, пропускающий лучи только аналитической длины волны.
     [8]

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *