«Лазер с?улесіні? ?ылыми практикалы? ма?ызы»
Аннотация
ТалCар KаласындаCы
№7 мектеп-лицейініS
9 сынып оKушысы Мадияров €лидіS
"Лазер с‰улесініS Cылыми практикалыK маSызы"
таKырыбындаCы жaмысы
ЖaмыстыS маKсаты: Энергия т_рлерін тек Cылыми тaрCыда физикалыK aCымдарCа негіздей отырып лазер с‰улесіндегі ерекшеліктерін практикамен aштастыра отырып к™з жеткізу, зерттеу.
Зерттеу жaмысыныS Cылыми болжамы: Лазер с‰улесіндегі физикалыK Cылыми практикалыK фактілерін саралай келіп мектеп KабырCасында aрпаK к™з KарасыныS Cылыми тaрCыда Kалыптасуы болып табылады.
ЗерттеудіS теориялыK м‰нділігі:Лазер с‰улесініS ерекшеліктерін физикалыK Cылыми тaрCыда алCаш рет теориялыK, практикалыK зерттеулер KарастырдыK.
ЗерттеудіS практикалыK м‰нділігі: ТаKырып бойынша теорияны практикамен байланыстыра отырып, эксперименттік жaмыстар ж_ргізе отырып материялды орындадыK.
ЗерттеудіS маSыздылыCы мен дербестік н‰тижесі: Лазер с‰улелерініS ерекшеліктері мен Cылым, техника, технология салаларында KолданудыS мектепте тиімді жолдары мен ‰дістері аныKталды.
ЖaмыстыS орындалу ‰дістері: ФизикалыK Cылыми заSдылыKтармен танысу, жинаKтау, т‰жірибе арKылы к™з жеткізу, салыстырмалы талдау;
Лазер с‰улелерініSерекшеліктері
ЖарыKс‰улесідегеніміз не екенін ж‰не оныS Kайдан Kалай шыCатынын, сондай-аK к‰дімгі жарыK с‰улесінсіз оныS энергиясынсыз ‰лемде ешKандай тіршілік нысаны, Kандай бір ™згеріс болмайтыны белгілі. Ал лазер с‰улесі жарыK с‰улесініS бір т_рі, оны Kалай шыCарып болатынына да т™мендетолыKтаныстырамын. Сонда лазер с‰улесініS CылымCа, техника мен технологияныS барлыK салаларына жаSа серпіліс ‰келуініS себебі не? К‰дімгі жарыK с‰улесінен ерекшелігі не? Осы сaраKтарCа жауап беру _шін лазер с‰улесініS кейбіререкшеKасиеттерінетоKталайыK:
1) лазер с‰улесі - бір т_сті (монохроматты) ж‰не когерентті с‰улелердіS аCыны. ЖарыK с‰улесініS бір т_стілік ж‰не когеренттікKасиеттері ™зара тыCыз байланысты aCымдар. ЖарыK толKындарыныS т_сі оныS жиелігіне (толKын aзындыCына) байланысты. Лазер с‰улесіекіCанаэнергетикалыKдеSгейдіSарасындаCыиндукциялыKк™шулердіSн‰тижесіндепайдаболCандыKтанолардыSжиіліктерініSауKымы аса жіSішке(
·13 QUOTE 14150). Демек, лазер с‰улесі - ™зара когерентті (жиіліктері бірдей), бір т_сті с‰улелердіS аCыны. Сонымен Kатар, лазердіS ашыK резонаторы тек ™зініS резонанстыK жиілігіне жиілігі с‰йкес гармониялыK толындарды Cана шыCарады. Жалпы жиіліктері бірдей таза гормониялыK толKындар Cана ™зара наKты когерентті, бір т_сті толKындар болып табылады;
2) лазер с‰улесі - аса Kуатты с‰улелердіS аCыны.
Рубин лазерінKуатыW=50 Дж импульстікжарыKк™зіарKылыKоздырCанда, олt = 0,5*13 QUOTE 1415cуаKытKасозылCанс‰улелік энергия аCынынберген:
Ф=13 QUOTE 1415113 QUOTE 1415
Егер осы энергия аCынын жынаCыш линза арKылы диаметрі 1,1 мм болатын (S=
·dІ /413 QUOTE 1415 ммІ) ауданCа баCыттасаK, онда оныS KуатыныS концентрациясы (бірлік ауданCа берілетін Kуат)
13 QUOTE 1415113 QUOTE 1415
тым жоCары шама екенін байKаймыз. С‰улелікэнергияныSмaндайKуаты Kандай да денені KысKа мерзімде ™згеріске aшыратады;
3) лазер с‰улесі - электр ж‰не магнит ™рісініS кернеулігініS шамасы аса жоCарыэлектромагниттіктолKын.
Мысалы, к_н с‰улесініS электр ™рісініS кернеулігі Е=7 В/см, ал Kуаты орташа лазер с‰улесініS кернеулігі ‰рбір сантиметрге ондаCан ж‰не ж_здеген киловольтKа жетеді. К™лденеS KимасыныS ауданы S=1смІ=13 QUOTE 1415,с‰улелену уаKыты t=0,5*13 QUOTE 1415, с‰улелену энергия аCыны Ф=13 QUOTE 1415 рубин лазері _шін ™ріс кернеулігін есептейік:
1)13 QUOTE 1415 - энергия тыCыздыCы, бaдан:
2)13 QUOTE 1415;
4) Лазер с‰улесі-бастапKы таралу баCытынан ™те аз ауытKитын с‰уле (бaрыштыK алшаKтауы ™те кіші).
Лазер с‰улелерініS басым к™пшілігі активті ортаныS ™сіне параллель баCытталады, одан азда болса алшаKтаCан с‰улелердіS _лесі ™те аз ж‰не сонымен Kатар алшаKтау бaрышы да ™те кіші болады. ЛазердіS резонаторыныS екі айнасы аса _лкен д‰лдікпен параллель орналасKан жаCдайда одан шыKKан с‰улелер жазыK толKын ретінде таралады. Ондай толKындар диаметрі Dд™Sгелек тесік арKылы ™ткенде (мысалы рубин біліктіS сыртKа с‰уле шыCаратын aшыныS к™лденеS Kимасы) дифракциялануына байланысты пайда болатын бaрыштыK алшаKтауын Эйри ™рнегі бойынша аныKтайыK:
13 QUOTE 14151,22*7*13 QUOTE 14153,5*13 QUOTE 1415
немесе 0,75мин, мaндаCы
·=7000*113 QUOTE 1415=7*113 QUOTE 1415
Егер линзалар ж_йесін пайдалану арKылы лазер с‰улесініS D диаметрін 10 есе aлCайтKан соS, оны KашыKтыCы L=3,8* 13 QUOTE 1415 АйдыS бетіне т_сіретін болсаK, онда пайда болатын даKтыS радиусы r=L13 QUOTE 1415болады. Ал, толKын aзындыCы 1 см болатын радиотолKынныS ™лшемі д‰л осындай даCын алу _шін оны Ай бетіне Kарай диаметрі 500м линза арKылы баCыттау керек;
5) лазер с‰улесі – энергетикалыK жарKырауыныS спектрлік тыCыздыCы ( жарыKтылыK ) ™те жоCары жарыK к™зі.
Лазер с‰улесініS (индукциялыK с‰улелену) жарыKтылыCы тосын с‰улелену мен жылулыK с‰улеленуге салыстырCанда к™п есе артыK болады. Мысалы, рубин лазеріндегі хром атомдары толKын aзындыCы
·=6943*13 QUOTE 1415 Тосын с‰улелену кезінде толKын aзындыCы
·
·=13 QUOTE 1415лыK с‰улелену кезінде
·
·=13 QUOTE 1415 шамамен ™згеріске aшырайды. Бaдан спектрлік сызыKтардыS Kуаты бірдей болCан жаCдайда индукциялыK с‰улелену кезінде спектрлік сызыKтардыS ені тосын с‰улеленуге салыстырCанда 270 есе кемігенін к™реміз. Демек, 13 QUOTE 1415=
·Ф/
·
· ™рнек арKылы есептесек, онда лазердіS спектрлік сызыKтарыныS жарыKтылыCы да д‰л сонша есе артады.
15