Лазерный мир

М. И. Левый, Г. В. Михальцевич // Юный ученый. — 2024. — № 3 (77). — С. 327-331. — URL: https://moluch.ru/young/archive/77/4154.

Введение

Изучение вопроса о лазерах интересует школьников в возрасте от 15 до 16 лет. Поэтому я занялся повествование об этом удивительном явлении. Лазеры привлекают как детей, так и животных, они могут послужить игрушкой и объектом для изучения.

Цель исследовательской работы : донести информацию о лазерах, их видах и их применении до подростков в интересной игровой форме

Задачи:

1) Изучить теорию по данной теме;

2) Приготовить сценарий для внеклассного мероприятия;

3) Провести внеклассное мероприятие;

4) Провести опрос учеников о их впечатлениях о мероприятии;

Методы исследования : практический и теоретический.

Актуальность исследования : данная область физики является очень интересной и перспективной, кроме этого, мы каждый день встречаемся с приборами, работа которых основана на лазерах, иногда сами того не замечая.

Практическая значимость: Я собираюсь провести внеклассное мероприятие. Оно будет проведено среди учеников моего учебного заведения. Посещение поможет обучающимся лучше разбираться в теме лазеров и их применения в повседневной жизни.

Феномен лазерных технологий

В основе работы лазеров лежат три явления: поглощение веществом энергии, спонтанное и вынужденное излучения возбужденной системы атомов. Каждый лазер должен состоять из: Активного элемента (активной среды), элемента накачки, резонансного оптического усилителя (системы обратной связи), схемы отвода генерируемой мощности (только в мощных лазерах)

Принцип действия лазеров

Лазер преобразует энергию накачки в более качественную энергию — энергию электромагнитного поля (лазерный луч). Качество лазерной энергии определяется ее высокой концентрацией и возможностью передачи на значительные расстояния. Преимуществом лазера является то, что его луч можно сфокусировать в очень маленькое пятнышко диаметром порядка световой волны и получить плотность энергии, превышающую плотность ядерного взрыва. К преимуществам лазера также относится то, что лазерный луч является самым емким носителем информации.

Основные виды лазеров

Всего существует огромное количество видов лазеров, но все они берут своё начало из 4 основных типов: газовые, жидкостные, твердотельные, полупроводниковые. В настоящее время для различной обработки материалов при помощи лазерного излучения в основном применяются твердотельные и газовые лазеры.

Газовые лазеры:

В газовых лазерах трубка с активным газом помещается в оптический резонатор, состоящий в простейшем случае из двух параллельных зеркал, одно из которых является полупрозрачным. Оптическая волна, распространяясь через активный газ, усиливается и создает лавину фотонов. Дойдя до полупрозрачного зеркала, волна частично выходит за пределы резонатора, создавая выходное лазерное излучение.

Рис. 3. Схема газового лазера

Жидкостные лазеры:

Этот тип лазера обладает большими импульсными энергиями при значительной средней мощности, но при этом жидкостные лазеры генерируют излучение с узким спектром частот. Жидкостные лазеры работают на растворах органических красителей.

Рис. 4. Жидкостный лазер

Рис. 5. Схема жидкостного лазера

Твердотельные лазеры:

Твердотельными называют лазеры, в которых в качестве активной среды используется вещество, находящееся в твёрдом состоянии (в отличие от газов в газовых лазерах и жидкостей в лазерах на красителях). К твердотельным относятся лазеры, в которых в качестве активной среды используются различные стекла и кристаллы, активированные редкоземельными элементами.

Рис. 6. Схема твердотельного лазера

Полупроводниковые лазеры:

Формально полупроводниковый лазеры можно отнести к твердотельным, однако в силу иного принципа работы их выделяют в отдельную группу. Благодаря повышенной оптической мощности и отличным функциональным свойствам полупроводников, их можно использовать в измерительных приборах.

Лазерная медицина

За последние полвека лазеры нашли применение в офтальмологии, онкологии, пластической хирургии и многих других областях медицины, и медико-биологических исследованиях. О возможности использования света для лечения болезней было известно тысячи лет назад. Древние греки и египтяне применяли солнечное излучение в терапии, и эти две идеи даже были связаны друг с другом в мифологии — греческий бог Аполлон был богом солнца и исцеления. И только после изобретения источника когерентного излучения более 50 лет назад действительно был выявлен потенциал использования света в медицине. Лазер уже применяется в офтальмологии, и может, например, позволить офтальмологу увидеть поперечное сечение роговицы для диагностики заболеваний сетчатки и глаукомы. Сегодня техника начинает использоваться также и в других областях медицины. Одна из крупнейших областей, формирующихся благодаря лазерных технологий, занимается получением волоконно-оптических изображений артерий. Оптическая когерентная томография может быть применена для оценки состояния склонной к разрыву нестабильной бляшки.

Практическая часть

В качестве продукта к моему проекту я провёл внеклассное мероприятие, приуроченное к неделе физики, среди учащихся моего учебного заведения. Эта викторина привлекла внимание многих обучающихся и смогла развить интерес к такой науке, как физика. Кроме этого, была проведена викторина в игровой форме по объяснённой мной теме. С помощью мероприятия, я донёс до присутствующих на нём учеников. По окончанию мероприятия большинство учеников оценили моё выступление на максимальный балл.

Заключение

В ходе выполнения проектной работы я изучил лазерные технологии, систематизировал полученные знания, приготовил сценарий и провёл внеклассное мероприятие, включающее в себя викторину, после чего получил положительную обратную связь.

В ходе внеклассного мероприятия, я получил опыт работы на публике, испытал положительные эмоции, подарил детям желание изучать точные науки.