Автор работы: Пользователь скрыл имя, 04 Апреля 2013 в 22:00, курсовая работа
Цель работы: выявить и проанализировать основные способы получения лазерного излучения, его применение и перспективы.
Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:
- рассмотреть принцип действия лазера и его устройство;
- раскрыть основные свойства лазерного излучения;
- охарактеризовать различные типы лазеров;
- проанализировать структуру их построения и действия;
- выявить основные направления применения оптических квантовых генераторов;
В основе лазерной локации, так же как и в радиолокации лежат три основных свойства электромагнитных волн:
1.Способность отражаться от объектов. Цель и фон, на котором она расположена, по-разному отражают упавшее на них излучение. Лазерное излучение отражается от всех предметов: металлических и неметаллических, от леса, пашни, воды. Более того, оно отражается от любых объектов, размеры которых меньше длины волны, лучше, чем радиоволны. Это хорошо известно из основной закономерности отражения, по которой следует, что чем короче длина волны, тем лучше она отражается.
2.Способность распространяться прямолинейно.
3.Способность лазерного излучения распространяться с постоянной скоростью, дает возможность определять дальность до объекта [12, c.126-127].
Действие лазерного оружия основано на использование большой пиковой мощности лазера. В качестве источника излучения используется лазер на рубине, помещенный внутри съемного патрона. В этом же патроне находится источник возбуждения, представляющий собой химический элемент, питаемый от батареи. Длительность импульса лазера составляет 10-9 с, что при использовании энергии в 1 Дж приводит к мощности 109 Вт. Действие такого оружия состоит в поражении глаз, вызывая в них обратимые или необратимые процессы. Попадая на хрусталик человеческого глаза, лазерное излучение не должно поражать сам хрусталик, так как он прозрачен для этого излучения. Но хрусталик, как всякая оптическая система, фокусирует излучение в маленькое пятно на сетчатке. В этом пятне плотность энергии возрастает настолько, что приводит к кровоизлиянию. Человек либо не успевает моргнуть, либо даже не видит излучение. Но зрение теряется мгновенно. Управление таким оружием максимально приближенно к обычному оружию. Оно наводится на объект поражения, нажимается спусковой курок, чем подается импульс от батареи на химический элемент, который дает питание на рубиновый стержень. Излучаемая энергия выбрасывается в сторону цели [12, c.164-165].
Помимо использования прямого воздействия лазерного излучения, также оно используется для создания лазерных имитаторов стрельбы и тренажеров. Использование лазеров для тренировки стрелков и наводчиков танковых пушек обосновывается тем, что лазер, имея малую расходимость пучка, повышает реальность имитации попадания в цель, обеспечивает безопасность стрельбы, дает возможность проводить тренировки в любое время суток и года. Быстродействие лазерных имитаторов дает возможность использовать их для имитации стрельбы любых средств поражения, обладающих любой начальной скоростью [12, c.166].
С появлением лазеров сразу же были оценены возможности их использования в системе ПРО США. Основное внимание привлекли два достоинства лазеров. Первое, состоит в том, что скорость поражающей энергии примерна, равна скорости света – это примерно 300 000 км/c. Это стрельба прямой наводки, следует только прицелиться в головную часть, облучить ее, и она будит поражена. Второе преимущество, по сравнению с атомной или термоядерной антиракетой состоит в том, что использование лазера против боевых головок противника, приводит к меньшему заражению собственной территории продуктами распада своих головок и головок противника. Эти достоинства лазеров форсировали работы по созданию системы ПРО, в которой бы использовались лазеры с выходной энергией в 109 Дж. Первый проект такой системы включал в себя:
- поисковый радиолокатор, который после захвата цели производил глубокое слежение за ней;
- оптический локатор, основанный на использование лазера в качестве источника излучения;
- мощный лазерный источник излучения, снабженный средствами автоматического сопровождения цели и оптической системой с переменным фокусным расстоянием.
Вся работа системы
по обнаружению, предварительному наведению,
точному нацеливанию и
Заключение
На заре развития лазерной техники французский физик Луи де Бройль сказал: «Лазеру уготовлено большое будущее. Трудно предугадать, где и как он будет применяться, но я думаю, что лазер – это целая техническая эпоха». С тех пор прошло не мало времени и оно показало, что ученый был прав.
Лазеры решительно и притом широким фронтом вторгаются в нашу действительность. Они необычайно расширили наши возможности в самых различных областях: обработке металлов, измерении, контроле, физических, химических и биологических исследованиях, локации и связи, в космосе и на земле, в медицине и строительстве, в вычислительной технике и промышленности, в военной технике. Уже сегодня лазерный луч овладел множеством полезных и интересных профессий. Во многих случаях использование лазерного луча позволяет получить уникальные результаты. Можно не сомневаться, что в будущем луч лазера подарит нам новые возможности, представляющиеся сегодня фантастическими.
За последнее время в России за рубежом были проведены обширные исследования в области квантовой электроники. Созданы разнообразные лазеры, а также приборы, основанные на их использовании. Появилось новое научное направление – голография, становление и развитие которой также немыслимо без лазеров. Создание лазеров – пример того, как развитие фундаментальной науки приводит к гигантскому прогрессу в самых различных областях техники и технологии.
К 2020 году, вероятно, лазеры станут излучать пучки с площадью сечения порядка 1 нанометра – это размер маленькой молекулы. Объекты, размеры которых меньше длины волны не могут, как правило, быть разделены с помощью лазеров или микроскопии разве что размер апертуры, что испускает фотоны, меньше, чем исследуемый объект. Микроскопы, которые включают лазерные источники с апертурами размером с одну молекулу, будут полезны в прямом и быстром упорядочении таких биомолекул как ДНК и РНК.
Эти миниатюрные
пучки будут также
Сверхточные часы на основе лазера будут измерять изменение фундаментальных констант, так как Вселенная расширяется, развивая наши теории, описывающие происхождение и эволюцию космоса. Новое поколение лазеров позволит создать новые состояния материи, сжимая и нагревая материалы до температур, встречающихся только в центрах массивных звезд, и при давлениях, что может сжать атомы водорода вместе так, что их плотность станет в 50 раз больше, чем у свинца.
Контролируемая реакция ядерного синтеза однажды сможет обеспечить почти безграничные запасы энергии, полученной с углерода. В океанах находится достаточное количество термоядерного топлива, для того чтобы обеспечить энергией весь мир на время дольше, чем возраст вселенной.
К 2020 году лазер будет генерировать ультракороткие очереди фотонов - с шириной импульса меньше, чем время перехода в атоме. Эти аттосекундные импульсы позволят делать фотографии химических реакций – запечатлеть электроны в движении. Усиленные до сверхвысоких интенсивностей, эти лазеры будут использоваться в качестве двигателей для ускорения электронов и протонов до скоростей близких к скорости света. Это означает, что могут быть созданы настольные ускорители для получения частиц с высокой кинетической энергией и они создадут конкуренцию по размерам и стоимости самым большим ускорителям частиц на сегодняшний день.
С изобретением лазера человечество получило в свое распоряжение качественно новый, в высокой степени универсальный, очень эффективный инструмент для повседневной, производственной и научной деятельности.
Постоянное совершенствование конструкции современных лазеров приводит к неуклонному расширению областей их применения. Очевидно в ближайшее время этот процесс будет продолжаться ещё более быстрыми темпами [1].
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Обобщенная схема устройства лазера
ЗЕРКАЛА РЕЗОНАТОРА
Излучение
BCNJXYBR YFRFXRB
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Схема энергетических уровней рубинового лазера
Рисунок В. 1.