Лазерлердің пайда болуы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

Кіріспе
Негізгі бөлім

Лазерлер және олардың медицинада қолданылуы
Лазерлердің пайда болуы
Биофизикада лазерлік сәулелерді зерттеу

Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер.

Кіріспе

Сәулелердің және радиотолқындардың жалпы шығуына қарамастан, көп жылдар бойы оптика мен радиоэлектроника өздігінен дамып келеді. Жарық шығару бөліктері бастауының қозу бөлігінің және радиотолқыфнды генераторлар арасында байланыс аз болып көрінген.

Лазерлер және олардың медицинада қолданылуы.

Сәулелердің және радиотолқындардың жалпы шығуына қарамастан, көп жылдар бойы оптика мен радиоэлектроника өздігінен дамып келеді. Жарық шығару бөліктері бастауының қозу бөлігінің және радиотолқынды генераторлар арасында байланыс аз болып көрінген .

Біздің уақытымыздан бастап малекулалық күшейткіштер және радиотолқынды генераторлар жасап шығарыла бастады. Осы негібен физиканың жаңа бөлімі -кванттық электроника пайда болды.

Кванттық электроника күш түсірудің және электромагниттік толқындардың генерациясын жарық шығару және кванттық системаларды оқытыды.

Осы саладағы жетістіктер күннен - күнге дамып медщицинада қолданылуда.

Кванттық электрониканың түбірінде жатқан кейбір мағұлматтармен танысайық: мәжбүрлі шағылысу кезінде жарықтың интенсивтілігі бір-бірінен ауысу саны 1 секунд аралығында болатын фотондардың санына байланысты. Бұдан бөлек - мәжбүрлі өткізгіштер толығымен анықталады немесе былайша айтқанда тұрақтылығымен, энергиялық қозу жағдайына сай келеді.

Индуциролдық шағылу барлық жағдайға байланысты солардың қатарында фазалық, сондықтан категориялық электромагниттік толқындардың күшейуінде айтуға болады.

Бір бөлек бөлімге мәжбүрлі шағылысу аздау, егер бөлім негізгіт жағдайда кездесетін болса және шағылысу егер, бөлік қозған жағдайда болса. Сондықтан егер қозған заттардың мөлшері қозбаған заттардың мәлшеріне тең болса да, элнекромагниттік толқынның күшіндей болмайды .

Негізінде қалыпты жағдайда затта қозбаған бөліктердің саны көп болады қозған бөлікке қарағанда. Сондықтан толқынды күшейту жағдайы төменірек.

Бөліктердің энергетикалық бөлімдерге бөлінуі Больцман заңымен анықталады.

1 суретте көрсетілгендей.

Осы суретте көрсетілгендей «ұзындығы » әрқайсысы бөлімдердің пропорционалды орналасқан және энергияға сай келеді.

Электромагниттік толқындардың күшейуіне активті ортаны пайдалана отырып шақыруға болады, еш болмаса 2 бөлігі бөлімшелерді құрастыруға қатысады.

Бұл жағдай Больцманның Т<оК шешіміне формальді дұрыс келеді, сондықтанг бұл кері температура деп аталады.

Светті әр жаққа бөлу шамасында интенсивтілігі жоғарылайды, және пайда болу орны мен тығыздығы өшеді.

Бұл мынандай мағынаны білдіреді: Бугердің заңында R<O ; сондықтан инверсті тұрақтану сөнудің қарама - қарсы немесе кері көрсеткішіне ие болады.

Инверсті тұрақтану жағдайын тура кемтік бөлік немесе қозған бөлік арқылы жасап шығаруға болады:Мысалы:светпен немесе электрикалық разрядпен.

Қарама -қайшылық және кері температурадағы жағдай өздігімен көп тұра алмайды.

Мәжбүрлі шағылысудың пайда болуы кванттық генераторларда қолданылады.

Лазерлердің пайда болуы.

Осындай 1-ші СВЧ шамасындағы генератор 1995 жылы шығарылған. Оны советтік ғалымдар Н. Г. Басов, А. М. Прохоровтар және американдық Ч. Гаунсом ойлап шығарған. Осы прибордың яғни мәжбүрлі шағылысу аммиак молекулаларына зерттелген соң ол генератор молекулалық генератор деп аталып кеткен. 1960 жылы бірінші рет кванттық генератор лазері ойлап шығарылды және оларды рубинмен жұмыс істеу үшін қолданды.

Бұр оптикалық генератор (ОКГ) импульсты шағылысуды шығарды. Толқын ұзындығы 694, 3 нм және күштілігі 1 мВТ импульсапен тең. Қоу немесе терминологиялық кванттық электрникамен қысуц арнайы лампаның көмегімен жасалынады.

Дәл сол жылы газды гелий-неонды лазер жасалынды, оның қозуы электрикалық разрядтың көмегімен орындалады.

Биофизикада лазерлік сәулелерді зерттеу.

Биофизикалық зерттеулерде физикалық, физика-химиялық әдістер кеңінен қолданылады. Оларға:

рентген сәулесінің дифракциялық кескіні арқылы зерттелінетін зат құрылысын анықтауға негізделген рентгендік құрылымдық талдау.
жәй сәуле орнына электрондар ағынын пайдаланатын, сол арқылы

заттарды көруді қамтамасыз ететін электрондық микроскоп.

зерттелінетін заттардың сәулелерді жұтуы мен шығаруына негізделен оптикалық спектроскопия.
зерттелінентін заттардың радиодиапозондағы электромагниттік толқындарды таңдамалы жұтуына негізделген (ЭМР және ЯПР) радиоспектроскопиялық әдістер.

Фотохимияның негізгі заңына сәйкес энергияның сақталу заңының жемісі болып табылатын фотохимиялық әсерді, тек сол жүйеде жұтылған жарық қана тудыра алады. Ал сол жүйеде жұтылмаған жарық ешқашан фотохимиялық реакция тудыра алмайды. Сондықтан фотобиологиялық үдерістердің энергетиеалық жағдайын қарастыру үшін жүйенің жарықты жұту қабілетін білу керек. Бұл жағдайда:

1. Жалпы жұтылатын энергияның мөлшерін немесе бірлік уақыт ішінде жұтылатын кванттардың санын білу керек. Бұл көрсеткіш жүйенің оптикалық тығыздығы арқылы бағаланады;

2. Жұтылған кванттың шамасын білу керек.

Бірінші фактор бірлік уақыт ішінде жүрген реакцияның санын яғни үдерістердің жылдамдығын анықтайды.

Екінші фактор фотореакцияның энергетикалық жағдайын яғниы қандай реакция жүруі мүмкін екендігін анықтайды.

Жарық толқыны басқа зат арқылы өткенде сол затты құрайтын атомдарды, электрондарды еріксіз тербеліске түсіреді. Оған жарық толқынының біраз энергиясы жұмсалады да, соның әсерінен жарық толқынының интенсивтілігі төмендейді. Осы үдеріспен қатар жарық толқынының энергиясы басқа энергияның түрлеріне де жұмсалады. Мысалы, атомдар мен молекулалардың жылулық әсеріне, атомдардың қозуына, оларды иондауға жарық толқынының энергиясы жұмсалады. Жарық толқыны энергиясының заттың ішкі энергиясына және энергияның басқа түріне айналып кетуін жарықтың жұтылуы деп атайды. Біртекті ортаға сәулелері паралель түскен ақ жарықтың (монохромат) жұтылуын П. Бугер мен И. Ламберт анықтап берді. заттан өткен жарықтың интенсивтілігінің азаюы (dJ), осы қалыңдыққа және жарықтың интенсивтілігіне (J) тура пропорционал (1-сурет) болады, яғни:

dJ = -k Jdx (1),

мұндағы k - жұтылудың натурал көрсеткіші, ол заттың табиғаты мен жарық толқынының ұзындығына байланысты болады. Ал «-» таңбасы жарық интенсивтілігінің азаятындығын көрсетеді, яғни dJ<0.

Қалыңдығы d-ға тең заттан өткен жарықтың жұтылу заңдылығын табу үшін, (1) - өрнекті интегралдаса, онда жарықтың жұтылуын сипаттайтын Бугер - Ламберт заңы

J _d =J ₀ e ^-kd (2) алынады.

Мұндағы J _d - заттан өткен, J ₀ - зат бетіне түскен жарықтың интенсивтілігі.

Егер d=1/k болса, онда J _d =J ₀ /d=J ₀ /2, 72 болады, яғни зат қалыңдығы жұтылу коэффициентінің натурал көрсеткішінің кері шамасына тең болған жағдайда, зат қабатынан өткен жарық интенсивтілігі 2, 72 есе кемиді. Олай болса жұтылу коэффициентінің натурал көрсеткіші деп, жарық интенсивтілігін 2, 72 есе азайтатын зат қабатының қалыңдығына кері шаманы айтады.

Әртүрлі ерітінділерден өткен жарықтың жұтылу құбылысын зерттеу биологтар, фармацевтер, дәрігерлер үшін маңызы зор. Ерітінділерде жарықтың жұтылу құбылысы еріген зат молекулаларының (С) мөлшеріне (концетрациясына) тікелей байланысты болғандықтан, А. Бер түрлі ерітін-ділердегі жарықтың жұтылу құбылысын зерттей келіп, олардың жұтылу коэффициенті k = c×d2C тең екендігін анықтады. Сондықтан ерітінділер үшін жарықтың жұтылу құбылысы J _d = J ₀ e ^-χdC түрінде анықталады. Бұл заңды Бугер - Ламберт - Бер заңы деп атайды.

Жарықтың жұтылу құбылысын сипаттау үшін өткізу коэффициенті

1=J _d /J ₀ және оптикалық тығыздық D=lg(1/1) деген шамалар қолданылады.

Өткізу коэффициенті деп заттан немесе ерітіндіден өткен жарық ағынының осы заттың немесе ерітіндінің бетіне түскен жарық ағынына қатынасын айтады. Оптикалық тығыздық деп D=lg(1/1) =lg(J _d /J ₀ ) = c× d× C - шамасын айтады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.