ТЕСТ НА ТЕМУ «ЛАЗЕРЫ.МЕТОДЫ НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ»
Тест «Лазеры. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц.»
При переходе атома с низшего энергетического уровня на высший.
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) атомом поглощается фотон
2) атомом испускается фотон
3) атомом испускается два когерентных фотона
4) происходит явление термоэлектронной эмиссии
На чем основана работа рубинового лазера с трехуровневой системой?
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) На том факте, что в различных возбужденных состояниях атом может находится в течение неодинаковых промежутков времени
2) На явлении фотоэффекта
3) На том, что в этом лазере используется не два зеркала (как в обычном), а три
4) Правильного ответа нет
Выберете, для чего могут применяться лазеры в науке и технике?
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
1) Для резки металлов
2) Для истребления паразитов
3) Для хранения информации
На чем основана работа лазера
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) На явлении фотоэффекта
2) На явлении индуцированного излучения
4) На инфракрасном излучении
Действие какого прибора для регистрации элементарных частиц основано на ударной ионизации
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Счетчика Гейгера
Действие какого прибора для регистрации элементарных частиц основано на конденсации перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Счетчика Гейгера
При переходе атома из высшего энергетического уровня на низший.
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) атомом поглощается фотон
2) атомом испускается фотон
3) атомом испускается два когерентных фотона
4) происходит явление термоэлектронной эмиссии
Можно ли с помощью камеры Вильсона регистрировать незаряженные частицы?
Выберите один из 5 вариантов ответа
1)Можно, если они имеют маленькую массу (электрона)
2)Можно, если они имеют большую массу (нейтроны)
3)Можно, если они имеют маленький импульс
4)Можно, если они имеют большой импульс
Прибор для регистрации элементарных частиц, действие которого основано на образовании пузырьков пара в перегретой жидкости, называется
Выберите один из 4 вариантов ответа:
1) Счетчика Гейгера
Какие частицы входят в состав атомного ядра?
Выберите несколько из 4 вариантов ответа:
Действие какого прибора для регистрации элементарных частиц основано на конденсации
перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды
Действие какого прибора для регистрации элементарных частиц основано на конденсации
перенасыщенного пара на ионах с образованием капель воды:
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-347112
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами
Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
Каждый третий российский школьник хотел бы стать разработчиком игр
Время чтения: 2 минуты
ОНФ проверит качество охраны в российских школах
Время чтения: 2 минуты
В России отцы охотнее дают деньги детям на карманные расходы, чем матери
Время чтения: 2 минуты
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Создана Ассоциация руководителей школ России и Беларуси
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Рубиновый лазер: как работает, технические характеристики и применение
Приборы, основанные на генерации лазерного излучения, применяются для удаления волос на теле. Из существующих видов таких устройств рубиновый лазер для эпиляции используется реже, чем диодный и александритовый.
Рубиновый лазер: что это такое
Рубиновый кристалл является активной средой устройства. Он представляет собой цилиндр с отполированными торцами, покрытыми диэлектрической пленкой или серебром.
Действие прибора основано на генерации лазерного луча, который поглощается меланином и пигментами тёмного цвета. Поэтому он эффективен для удаления татуировок, пигментных пятен и нежелательных волос.
Схема его работы простая. Под воздействием импульсной лампы происходит возбуждение источника излучения, т. е. кристалла. Вследствие этого он начинает лавинное испускание фотонов. На другом составном элементе лазера — резонаторе в виде системы зеркал — происходит обратное действие, что обеспечивается торцами кристалла. Так генерируется длина волны лазерного излучения, идеальная для поглощения меланином.
Технические характеристики лазера
Рубиновый лазер способен работать в непрерывном или импульсном режиме. Первый имеет низкий КПД и неэкономичен, потому исключается. Второй имеет пиковый характер генерации импульсов в виде вспышек короткой длительности. При их правильной селекции обеспечивается послойное проникание излучения на глубину до 3 мм без повреждений кожи. Основные характеристики прибора — это мощность и длина волны рубинового лазера.
Длина волны
Чем короче длина волны, тем она сильнее поглощается пигментом. Поэтому эффективнее удаляют волоски с тела человека приборы, генерирующие большую длину волны. У рубинового лазера она составляет составляет 694 нм, в сравнении с александритовым 725-755 нм, неодимовым 1064 нм.
Частота повторения импульсов тоже небольшая и составляет от 1 Гц, что соответствует максимум 1 импульсу в секунду. Такая величина устанавливается в приборах с целью предупредить сильный нагрев участка кожи в месте воздействия излучения. От частоты повторения импульсов прямо зависит скорость перемещения лазерной манипулы по эпилируемой области.
Мощность прибора
Средняя мощность излучения устройства в пиковых режимах, которые характеризуются импульсами, составляет примерно 40 Дж/см 2 на один импульс. Максимальная мощность рубинового лазера не превышает 10 Вт. Но такая сила излучения не нужна для эпиляции, так как пигмент хорошо поглощает лазерный свет.
Применение рубинового лазера
Также используется в медицине как скальпель для микрохирургических операций, а в косметологии — для удаления пигментных пятен и татуировок с кожи.
Для эпиляции
Строение волоса такое, что полностью удалить его с кожи — это значит уничтожить луковицу и питающий сосуд. Но механическим способом это сделать нельзя. Необходимо воздействовать на луковицу излучением с определенной длиной волны.
Для этого применяются устройства, генерирующие лазерные волны, и рубиновый лазер — один из первых типов подобных приборов.
При лазерной эпиляции излучение:
Рубиновый лазер хорошо удаляет черные волосы на светлой кожи и применяется для эпиляции кожи только 1-го и 2-го фототипов. На темной или загорелой коже он может оставлять ожоги.
Процедура имеет противопоказания. Поэтому консультация перед лазерной эпиляцией поможет выявить возможные ограничения.
Отзывы
Обычно отзывы о рубиновом лазере для эпиляции негативные или нейтральные. Это устройство уже морально устаревшее, потому используется редко. Существуют более эффективные лазеры с рабочей средой другого типа, например, эпиляция александритовым лазером.
Обычно тем, кто делал лазерную эпиляцию рубиновым лазером, не нравится болезненность процедуры и медленная скорость работы в сравнении с эпиляцией на диодном лазере. Также у некоторых после воздействия излучения на коже появлялись ожоги, которые со временем не сходили бесследно, а оставляли рубцы. Еще одно неприятное последствие — появление пигментации на коже. По этим причинам рубиновый лазер почти не применяется сейчас.
Положительные отзывы дают люди, воспользовавшиеся рубиновыми установками для удаления пигментных пятен, веснушек и татуировок. Процедура медленная и неприятная, но сильной боли обычно нет. Возникают ощущения как при легком ожоге кожи, но максимум через 20 минут они проходят. Места, где были веснушки и пигментные пятна, после воздействия сначала выглядят покрасневшими, потом темнеют, а примерно через 5 дней тон кожи выравнивается. При большом количестве пятен нужно несколько сеансов.
Лазерная эпиляция рубиновым лазером — это прошлый век. Возможно где-то еще работают на этих «динозаврах», но на момент сегодня их вытеснили более совершенные лазерные системы.
Лучная работа: что известно о новом российском боевом лазере «Пересвет»
Загадочный защитник
В конце 2019 года начальник Генштаба Валерий Герасимов на встрече с иностранными военными дипломатами уточнил, что боевое дежурство боевых лазеров ведется «в позиционных районах подвижных грунтовых ракетных комплексов с задачей прикрытия их маневренных действий». Но как именно и от чего защищает их перспективное вооружение, военачальник также не рассказал.
Военнослужащий за дистанционным управлением боевым лазерным комплексом «Пересвет»
Не пролил свет на этот вопрос и вице-премьер Юрий Борисов, в 2018 году сообщивший, что «Пересветы» дают возможность «обезоруживать потенциального противника и поражать все те объекты, которые служат целью для лазерного луча этой системы».
В 2019 году на спутниковых снимках с баз четырех дивизий ракетных войск стратегического назначения (РВСН) были обнаружены места строительства необычных укрытий. Они были идентичны продемонстрированным на кадрах из роликов Минобороны с презентацией лазерного комплекса. На некоторых фотографиях впоследствии были замечены и сами машины из состава «Пересвета».
На сайте госзакупок можно найти договоры, заключенные Главным военно-строительным управлением по специальным объектам на поставку электрической энергии для строительства необычных объектов в этих четырех дивизиях. Так, в проекте договора электроснабжения № 22060372000002 указано, что поставляться она будет в ЗАТО «Сибирский» в Первомайском районе Алтайского края на техническую позицию изделия 14Ц034 (шифр объекта 2146/3). Это известное место дислокации 35-й ракетной дивизии РВСН.
Упомянутый в договоре индекс изделия всего лишь на единицу отличается от современного проекта противоспутникового комплекса, известного как 14Ц033 «Нудоль», что косвенно дает намек на его предназначение.
Связь между изделием 14Ц034 и новыми лазерными комплексами можно отследить в материалах арбитражных судов. Там же раскрыто и полное официальное наименование опытно-конструкторской работы по его созданию. Так, в деле А40-137982/2017 в иске Минобороны к его разработчику — ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» — он прямо называется перебазируемым комплексом подавления космических аппаратов оптико-электронной разведки и дистанционного зондирования Земли двойного назначения (шифр «Стужа-РН).
Комплекс 14Ц034 «Пересвет»
По мнению эксперта, лазер с мощностью, достаточной для ослепления спутников, способен поражать и атмосферные летательные аппараты. Он сможет «выжигать» аппаратуру самолетов-разведчиков и дронов, а при некоторых доработках — и физически их уничтожать на ближней дистанции. Но основной целью «Пересвета» всё равно будут космические аппараты.
Один из ведущих разработчиков средств радиоэлектронной борьбы еще в апреле 2017 года сообщил в интервью «Известиям», что в нашей стране проходят испытания новой системы борьбы с крылатыми ракетами, основанной на новых физических принципах. По его словам, они смогут полностью выжигать радиоэлектронное оборудование таких боеприпасов.
В декабре 2020 года в интервью «Красной звезде» командующий РВСН генерал-полковник Сергей Каракаев рассказал, что «Пересвет» уже был опробован для прикрытия подвижных грунтовых комплексов на их маршрутах боевого патрулирования.
Ядерные корни
Не раскрывают военные и тип лазера, использованного в «Пересвете», а также источник энергии, используемой для мобильной установки.
О том, что «Пересвет» разработан российскими учеными-ядерщиками из Сарова, рассказал в 2020 году министр обороны Сергей Шойгу. А до этого вице-премьер Юрий Борисов, говоря о лазерном оружии, отметил, что российские ядерщики «научились концентрировать энергию, необходимую для поражения соответствующего вооружения противника практически за мгновения, за считаные доли секунды».
«Закрытый» город Саров. РФЯЦ-ВНИИЭФ
Согласно официальному сайту Института лазерно-физических исследований, там уже длительное время ведется работа над не имеющими аналогов в России и за рубежом реакторами-лазерами (РЛ) — автономными устройствами, совмещающими функции лазерной системы и ядерного реактора и проводящих прямое преобразование энергии ядерных реакций в лазерное излучение.
Среди возможных применений реакторов-лазеров разработчиками заявлена в том числе «очистка космоса от мусора и отработавших ядерных энергетических установок».
По данным разработчиков, при сохранении компактных размеров в несколько метров в диаметре такой РЛ может достигать мощности от 100 киловатт до нескольких мегаватт и работать непрерывно не менее нескольких секунд.
Высокая готовность
На момент презентации в 2018 году новый комплекс, по словам президента, уже начал поступать в войска. Судя по всему, оснащение «Пересветом» ВС по госпрограмме вооружений стартовало еще в 2017-м, как и строительство технических позиций для базирования.
В материалах арбитражных судов можно обнаружить даже точный срок начала разработки комплекса. В деле А56-156822/2018 указано, что Минобороны заключило контракт с ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» на опытно-конструкторскую работу «Стужа-РН» 2 сентября 2010 года. В декабре 2012-го он был перезаключен, сохранив прежнее обозначение. Работы по нему были приняты госзаказчиком 24 декабря 2015 года.
Летом и осенью 2018-го на базе Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского и на предприятиях промышленности завершилась подготовка боевых расчетов. Начальник штаба 15-й армии ВКС особого назначения генерал-майор Анатолий Нестечук рассказал, что их боевое слаживание началось уже в местах постоянной дислокации.
1 декабря 2018 года, то есть через девять месяцев после объявления об их существовании, Минобороны заявило о постановке боевых лазерных комплексов на опытно-боевое дежурство. На спутниковых снимках их позиции замечены в 14, 35, 39 и 54 ракетных дивизиях РВСН. Военное ведомство сообщило, что к тому времени расчеты отработали развертывание и подготовку к применению. Но об испытаниях «Пересветов» по реальным объектам в космосе ничего не известно до сих пор.
В материалах арбитражного дела А43-25103/2021 указано, что помимо четырех известных в 2019 году подписан контракт на строительство еще одной технической позиции изделия 14Ц034 в районе города Нижний Тагил Свердловской области. Там расположена 42-я ракетная дивизия, также оснащенная подвижными грунтовыми комплексами «Ярс».
Официально работы над «Пересветом» полностью не завершились. В настоящее время продолжается повышение мощности лазера и разработка его меньшего по габаритам варианта, который сохранит те же характеристики. По словам замминистра обороны Алексея Криворучко, в ближайшие годы планируется обеспечить его размещение на самолете.
Как история «Пересвета» будет развиваться дальше, пока не раскрывается. Хотя в том, что его ждет большое (и очень хочется верить, что мирное) будущее, можно не сомневаться уже сегодня.
Изобразите на рисунке энергетическую трехуровневую систему, используемую в рубиновом лазере. Объясните принцип работы рубинового лазера
Атомы возбуждаются за счет поглощения света.
На рисунке 12.7 изображены три энергетических уровня.
Устройство рубинового лазера. Из кристалла рубина изготовляют стержень с плоскопараллельными торцами. Газоразрядная лампа, имеющая форму спирали (рис. 12.8), дает сине-зеленый свет. Кратковременный импульс тока от батареи конденсаторов емкостью в несколько тысяч микрофарад вызывает яркую вспышку лампы. Спустя малое время энергетический уровень 2 становится «перенаселенным». В результате самопроизвольных переходов 2 —> 1 начинают излучаться волны всевозможных направлений. Те из них, которые идут под углом к оси кристалла, выходят из него и не играют в дальнейших процессах никакой роли. Но волна, идущая вдоль оси кристалла, многократно отражается от его торцов. Она вызывает индуцированное излучение возбужденных ионов хрома и быстро усиливается.
Один из торцов рубинового стержня делают зеркальным, а другой — полупрозрачным. Через полупрозрачный торец выходит мощный кратковременный импульс красного света. Волна является когерентной.
25. Изобразите на рисунке энергетическую четырехуровневую систему, используемую в гелиевом лазере. Объясните принцип работы гелий-неонового лазера
Рассмотрим энергетическую схему уровней гелия и неона (рис.3.4). Генерация происходит между уровнями неона, а гелий добавляется для осуществления процесса накачки. Как видно из рисунка, уровни 23S1 и 21S0гелия расположены, соответственно, близко к уровням 2s и 3s неона. Поскольку уровни гелия 23S1 и 21S0являются метастабильными, то при столкновении метастабильных возбужденных атомов гелия с атомами неона, произойдет резонансная передача энергии к атомам неона (соударения второго рода).
Лазерная генерация возможна на одном из переходов a, b, c соответственно с длинами волн lа=3,39 мкм, lb=0,633 мкм, lс=1,15 мкм, которые можно получить подбором коэффициента отражения зеркал резонатора или введением в резонатор дисперсионных элементов.
Рассмотрим генерационую характеристику такого лазера.
Рис.3.5. Генерационная характеристика гелий-неонового лазера.
Первоначальный рост выходной мощности при увеличении тока накачки объясняется инверсией населенности. После достижения максимальной мощности при дальнейшем увеличении тока накачки кривая начинает спадать. Это объясняется тем, что 2р и 1s уровни не успевают релаксировать, т.е. электроны не успевают перейти на низкий энергетический уровень и количество электронов на соседних 2р и 1s уровнях становится одинаковым. В этом случае отсутствует инверсия.
КПД гелий-неоновых лазеров имеет порядок 0,1 %, что объясняется низкой объемной плотностью возбужденных частиц. Выходная мощность типичного He-Ne –лазера P
5-50 мВт, расходимость q
Гелий-неоновые лазеры часто используются в лабораторных опытах и оптике. Имеет рабочую длину волны 632,8 нм, расположенную в красной части видимого спектра.
Устройство гелий-неонового лазера
Гелий-неоновые лазеры компактны, типичный размер резонатора — от 15 см до 2 м, их выходная мощность варьируется от 1 до 100 мВт.
В газовом разряде в смеси гелия и неона образуются возбуждённые атомы обоих элементов. При этом оказывается, что энергии метастабильного уровня гелия 1S0 и излучательного уровня неона 2p55s2[1/2] оказываются примерно равными — 20.616 и 20.661 эВ соответственно. Передача возбуждения между двумя этими состояниями происходит в следующем процессе:
He* + Ne + ΔE → He + Ne*
и её эффективность оказывается очень большой (где (*) показывает возбуждённое состояние, а ΔE — различие энергетических уровней двух атомов.) Заселённость уровня неона 2p55s2[1/2] возрастает и в определённый момент становится больше чем у нижележащего уровня 2p53p2[3/2]. Наступает инверсия заселённости уровней — среда становится способной к лазерной генерации.
При переходе атома неона из состояния 2p55s2[1/2] в состояние 2p53p2[3/2] испускается излучение с длиной волны 632.816 нм. Состояние 2p53p2[3/2] атома неона также является излучательным с малым временем жизни и поэтому это состояние быстро девозбуждается в систему уровней 2p53s, а затем и в основное состояние 2p6 — либо за счёт испускания резонансного излучения (излучающие уровни системы 2p53s), либо за счёт соударения со стенками (метастабильные уровни системы 2p53s).
Кроме того, при правильном выборе зеркал резонатора можно получить лазерную генерацию и на других длинах волн: 3.39 мкм, 1.15 мкм, 543,5 нм (зелёный), 594 нм (жёлтый) или 612 нм (оранжевый).
Спектральная ширина полосы излучения гелий-неонового лазера довольно мала и составляет около 1,5 ГГц. Узость спектра генерации делает гелий-неоновые лазеры хорошими источниками излучения для использования в интерферометрии, голографии, спектроскопии, а также в устройствах считывания штрих-кодов.
Все химические элементы с порядковым номером более 83 являются радиоактивными.
Естественная радиоактивность химических элементов не зависит от внешних условий.
Три вида радиоактивного излучения
В 1899 г. Э. Резерфорд обнаружил, что радиоактивное излучение состоит из двух компонентов, которые он назвал «альфа-лучи» и «бета-лучи».
В 1900г. французский физик Ф. Вилард установил, что в состав излучения входят еще и гамма-лучи.
Проникающая способность маленькая
Электромагнитные кванты гамма-излучения не имеют массы покоя и электрического заряда, поэтому при прохождении через вещество они очень слабо взаимодействуют с ядрами и электронами. Их энергия почти не меняется, поэтому гамма-излучение обладает большой проникающей способностью. Защитой от гамма-излучения является толстый слой свинца.
Закон радиоактивного распада — физический закон, описывающий зависимость интенсивности радиоактивного распада от времени и количества радиоактивных атомов в образце. Открыт Фредериком Содди и Эрнестом Резерфордом.
Проинтегрировав (1) получим закон радиоактивного распада
 . | (3) |
| T1/2 = ln2/λ=0.693/λ = τln2. | (4) |
] Период полураспада – величина строго индивидуальная для каждого радиоизотопа. У одного и того же элемента могут быть изотопы с разными периодами полураспада.
