1 of 43

2 of 43

Квантові генератори та їх застосування.

3 of 43

У 1917 р Альберт Ейнштейн встановив, що при певних умовах можливо вимушене випромінювання світла атомами і молекулами.

Квантовий генератор – це загальна назва джерел електромагнітного випромінювання, що працюють на основі вимушеного випромінювання атомів і молекул.

4 of 43

У 1939 році Валентин Фабрикант експериментально довів існування вимушеного випромінювання і

висунув гіпотезу про можливість створення середовища, яке буде посилювати це випромінювання.

Трохи історії

5 of 43

О. Прохоров

М. Басов

Чарльз Таунз

Створюють у 1954 році перший квантовий генератор на аміаку – мазер.

Нобелівська премія 1963 р.

6 of 43

Мазер – квантовий генератор, який випромінює когерентні електромагнітні хвилі в міліметровому радіодіапазоні.

Перший у світі мазер

7 of 43

Артур Шавлов

Чарльз Таунс

У 1958 році описали пристрій для отримання лазерного ефекту на видимому світлі – лазер і отримали на нього патент.

8 of 43

Теодор Мейман створив перший лазер на рубіні у 1960р.

Лазер – це квантовий генератор, який працює в оптичному діапазоні.

9 of 43

Перехід системи з одного енергетичного стану в інший

Вимушений

Спонтанний (самостійний)

Е₂

Е₁

Відбувається з випромінюванням фотону

hν = E₂ - E₁

10 of 43

11 of 43

Поглинання падаючого випромінювання

Виникає індуковане випромінювання

Методи збудження квантових систем (методи накачування):

Оптичне опромінення

Підвищення температури

Бомбардування швидкими частинками

Сортування молекул….

12 of 43

Розмноження фотонів

Фотоелектронна лавина, яка дає можливість отримати посилення світла

Light

Amplification by

Stimulated

Emission of

Radiation

13 of 43

 

2

3

1

Енергетична зона (кількість ліній = Nₐ)

Лампа розжа -

рювання

2-3 спонтанний перехід без випромінювання фотонів (10ˉ⁸с)

3-1 вимушені перехід з випромінюванням фотонів. 3 рівень – метастабільний (10ˉ³с)

3-тій стан з з інверсною заселеністю енергетичного рівня. N₃ > N₁

14 of 43

15 of 43

Принцип дії рубінового лазера

16 of 43

Процес «накачки» лазера.

Принцип дії рубінового лазера

17 of 43

Повертаючись у незбуджений стан, атоми хаотично випромінюють фотони.

Принцип дії рубінового лазера

18 of 43

В результаті з рубінового стержня через напівпрозоре дзеркало вийде потужний пучок монохроматичного когерентного світла.

Принцип дії рубінового лазера

19 of 43

Відносно властивостей активного середовища лазери поділяються на :

  • Газові лазери
  • Лазери на барвниках
  •  Лазери на парах металів
  • Твердотільні лазери
  • Напівпровідникові лазери
  • Оптичні лазери

​

​

Типи лазерів

20 of 43

Властивості лазерних променів:

Слабка розбіжність лазерного променю. Наприклад, на поверхні Місяця він дає світлову пляму близько 80 м.

Монохроматичність і когерентність.

Має велику питому потужність – 10¹ᴼ - 10¹³ Вт\м²

21 of 43

Застосування лазерів

  • Наука
  • Системи зв’язку;
  • Медицина;
  • Військова справа;
  • Промисловість;
  • Охоронна сигналізація;
  • Косметологія;
  • Шоу….

22 of 43

Застосування лазерів у науці� Лазерна локація

23 of 43

Лазерна геодезія

24 of 43

Лазерна хімія

25 of 43

Спектроскопія, волоконна оптика, голографія

26 of 43

Лазерні лінії зв’язку

27 of 43

Лазерне телебачення

28 of 43

Система лазерного охолодження для термоядерного синтезу

29 of 43

Застосування лазерів у промисловості� Зварювання. плавлення

30 of 43

Лазерна різка, точкове зварювання

31 of 43

Лазерне напилення, гравірування, маркування

32 of 43

Застосування лазерів в комп'ютерній техніці

Лазерний запис інформації

Лазерний принтер

33 of 43

Застосування лазерів у медицині

34 of 43

Лазерна хірургія, лазерне омолодження

35 of 43

Донна Стрікленд, Жерар Муру, Артур Ашкін

Отримали Нобелівську премію за створення лазерного або оптичного пінцету, який переміщує речовини за допомогою світла - лазерний пучок спеціальної форми захоплює окремі клітини і навіть атоми. На відміну від звичайних пінцетів, які використовувалися до цього, клітини не пошкоджуються. І можна поводити операції у середині клітин.

36 of 43

Застосування лазерів у військовій справі

Військове застосування лазерів дозволяє використовувати їх як пеленгування цілей, здійснення стабільного зав’язку так і застосування у якості зброї.

37 of 43

Лазерна зброя

38 of 43

Застосування лазерів у військовій справі

39 of 43

Лазерне шоу

40 of 43

Чому звичайну лампу не можна вважати квантовим генератором?

Уявіть собі, що ви хочете передати секретне повідомлення своїм друзям. Як ви можете використовувати квантовий генератор для цього?

41 of 43

Уявіть собі, що ви можете створити світло, яке буде яскравішим за сонце! Як би ви це зробили?

Як можна використовувати світло для лікування хвороб?

Чи знаєте ви, що світло може мати різні кольори? Як ви думаєте, чому світло від квантового генератора має особливий колір?

42 of 43

Домашнє завдання:

Підготуйте низку цікавих дослідів із використанням лазерної указки. Методику проведення дослідів можете придумати самі або пошукати необхідну інформацію в Інтернеті. Фото надіслати до 10.03.2026 р. на електронну пошту.

Теоретичні відомості за посиланням: https://docs.google.com/document/d/1EFC9zY7Lk1Ucs8S2A4JdW-V510c5p8PT/edit?usp=sharing&ouid=111509379975915151237&rtpof=true&sd=true

​

43 of 43

Використані джерела:

​

​

​

​