Номер 2, страница 191 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Творческие задания. § 52. Электрический разряд в газах. Глава 6. Квантовая теория электромагнитного излучения и вещества - номер 2, страница 191.

2. Подготовьте доклад «Вклад российских учёных в развитие лазерной техники».

Вклад российских (советских) учёных в создание и развитие лазерной техники является фундаментальным и общепризнанным во всём мире. Именно работы советских физиков заложили теоретическую и практическую основу для создания первого в мире квантового генератора, что было отмечено Нобелевской премией. Последующие исследования позволили создать новые типы лазеров и открыли целые научные направления, такие как нелинейная оптика и лазерная спектроскопия сверхвысокого разрешения.

Фундаментальные основы: Фабрикант, Басов и Прохоров

История лазера была бы неполной без упоминания Валентина Александровича Фабриканта. Ещё в 1939 году в своей докторской диссертации он впервые указал на возможность усиления света при прохождении через среду с инверсной населённостью энергетических уровней. Он сформулировал необходимое условие для усиления света за счёт вынужденного (стимулированного) излучения, которое является ключевым принципом работы любого лазера. Хотя в то время его идеи не получили практической реализации, они заложили важнейший теоретический фундамент.

Решающий прорыв был совершён в Физическом институте АН СССР (ФИАН) Николаем Геннадиевичом Басовым и Александром Михайловичем Прохоровым. Работая над созданием молекулярных генераторов в микроволновом диапазоне (мазеров), они разработали так называемый «метод накачки» для создания инверсной населённости уровней. В 1955 году они предложили трёхуровневую схему накачки, которая стала универсальным методом для получения активных сред не только для мазеров, но и для будущих оптических квантовых генераторов — лазеров. Этот метод позволял эффективно «накачивать» энергию в рабочее вещество, создавая условия для лазерной генерации. За «фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей, основанных на принципе мазера-лазера», Н. Г. Басов и А. М. Прохоров, совместно с американским физиком Чарлзом Таунсом, были удостоены Нобелевской премии по физике в 1964 году.

Полупроводниковые лазеры и оптоэлектроника: Жорес Алфёров

Если работы Басова и Прохорова открыли саму возможность создания лазеров, то исследования Жореса Ивановича Алфёрова сделали лазеры массовым и повсеместно используемым устройством. Он работал над созданием полупроводниковых лазеров. Главной проблемой ранних устройств была необходимость в сильном охлаждении и огромных токах для непрерывной работы. Алфёров нашёл решение, предложив использовать полупроводниковые гетероструктуры — «сэндвичи» из слоёв различных полупроводниковых материалов. Гетероструктуры позволили эффективно удерживать электроны и свет в очень маленькой области (активном слое), что резко снизило пороговый ток и позволило создать полупроводниковые лазеры, работающие непрерывно при комнатной температуре. Это открытие произвело революцию в оптоэлектронике. Сегодня гетероструктурные лазеры — основа волоконно-оптической связи, систем чтения компакт-дисков, DVD и Blu-ray, лазерных принтеров и множества других устройств. За разработку полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники Ж. И. Алфёров в 2000 году получил Нобелевскую премию по физике.

Нелинейная оптика: Рем Хохлов

С появлением лазеров учёные получили в своё распоряжение источники света невиданной ранее интенсивности. Оказалось, что в таких мощных световых полях оптические свойства вещества кардинально меняются. Изучением этих явлений занимается нелинейная оптика, одним из основоположников которой в СССР был Рем Викторович Хохлов (совместно с Сергеем Ахмановым). Их научная школа в МГУ стала мировым центром исследований в этой области. Работы Хохлова и его коллег привели к открытию и объяснению таких эффектов, как генерация гармоник (например, преобразование невидимого инфракрасного излучения в видимое зелёное), параметрическая генерация света (создание лазеров с перестраиваемой длиной волны), самофокусировка световых пучков и многих других. Эти достижения имеют огромное практическое значение, позволяя создавать источники лазерного излучения в тех участках спектра, где прямая генерация затруднена, и управлять параметрами лазерного пучка.

Лазерная спектроскопия и управление веществом: Владилен Летохов

Уникальная монохроматичность (узкий спектр) лазерного излучения открыла возможность сверхточного воздействия на атомы и молекулы. Одним из пионеров в этой области был Владилен Степанович Летохов. Он внёс огромный вклад в развитие лазерной спектроскопии, фотохимии и методов управления веществом на атомном уровне. Летохов предложил и развил методы селективного воздействия лазерного излучения на вещество, что легло в основу лазерного разделения изотопов. Одной из самых известных его идей, реализованных на практике, является метод лазерного охлаждения атомов, где с помощью давления света можно замедлить движение атомов практически до полной остановки, охладив их до сверхнизких температур. Эта технология сегодня является стандартным инструментом в экспериментальной физике, квантовых технологиях и создании атомных часов.

Таким образом, вклад российских учёных охватывает все этапы развития лазерной техники: от первоначальной теоретической концепции и создания фундаментальных принципов работы до разработки ключевых технологий, сделавших лазеры доступными и многофункциональными, и открытия новых областей науки, основанных на уникальных свойствах лазерного излучения.

Ответ:

В докладе представлен развёрнутый обзор вклада российских учёных в развитие лазерной техники. Освещены фундаментальные теоретические и экспериментальные работы В. А. Фабриканта, Н. Г. Басова и А. М. Прохорова, которые заложили основу для создания квантовых генераторов и были отмечены Нобелевской премией. Рассмотрены ключевые достижения Ж. И. Алфёрова в области полупроводниковых гетероструктур, которые привели к революции в оптоэлектронике и созданию массовых лазерных устройств, что также было отмечено Нобелевской премией. Описан вклад Р. В. Хохлова в становление нелинейной оптики — науки об взаимодействии мощного света с веществом. Также отмечены пионерские работы В. С. Летохова в области лазерной спектроскопии и методов управления атомами с помощью света, включая лазерное охлаждение.