Номер 1, страница 293 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 11. Атомная физика. Параграф 76. Лазеры. Вопросы к параграфу - номер 1, страница 293.

Условие.

1. Чем отличается излучение лазера от излучения лампы накаливания?

Решение.

Решение 2.

1. Чем отличается излучение лазера от излучения лампы накаливания?

Излучение лазера и излучение лампы накаливания кардинально отличаются по своей природе и свойствам, хотя оба являются источниками света. Основные различия обусловлены механизмами генерации света. В лампе накаливания свет возникает в результате теплового (спонтанного) излучения, а в лазере — в результате вынужденного (стимулированного) излучения.

Ключевые отличия следующие:

Когерентность. Излучение лазера является когерентным. Это означает, что все испускаемые световые волны (фотоны) согласованы по фазе, то есть их гребни и впадины совпадают во времени и пространстве. Излучение лампы накаливания, напротив, некогерентно, так как атомы в нити накала излучают фотоны независимо друг от друга, со случайными фазами.

Монохроматичность. Лазерный свет обладает высокой степенью монохроматичности, то есть он состоит из волн практически одной длины (одного чистого цвета). Спектр излучения лазера очень узкий. Свет лампы накаливания полихроматичен — он имеет сплошной и широкий спектр, содержащий волны различных длин (все цвета радуги), а также значительную долю невидимого инфракрасного излучения.

Направленность. Излучение лазера — это узконаправленный пучок света с очень малым углом расхождения. Вся энергия концентрируется в одном направлении. Лампа накаливания излучает свет практически равномерно во все стороны (изотропно), рассеивая энергию в пространстве.

Интенсивность и яркость. Благодаря высокой направленности и когерентности, лазерное излучение можно сфокусировать в очень маленькую точку, создавая колоссальную плотность мощности и яркость, недостижимую для ламп накаливания.

Ответ: Излучение лазера отличается от излучения лампы накаливания когерентностью (волны согласованы по фазе), монохроматичностью (свет одного цвета), высокой направленностью (узкий пучок) и способностью к концентрации большой мощности в малой точке. Излучение лампы накаливания некогерентно, полихроматично (широкий спектр цветов) и распространяется во все стороны.

2. Перечислите основные применения лазеров.

Благодаря своим уникальным свойствам лазеры нашли широчайшее применение в самых разных областях человеческой деятельности.

Медицина: В хирургии лазеры используются как "световые скальпели" для выполнения точных и бескровных разрезов; в офтальмологии — для коррекции зрения и лечения заболеваний сетчатки; в дерматологии и косметологии — для удаления татуировок, шрамов, новообразований и для лазерной эпиляции; в стоматологии — для лечения кариеса и отбеливания зубов.

Промышленность и техника: Лазеры применяются для высокоточной резки, сварки, сверления, гравировки и маркировки различных материалов, от металлов до пластика и стекла. В строительстве и геодезии используются лазерные дальномеры, уровни и нивелиры для точных измерений. Лидары (лазерные радары) необходимы для создания 3D-карт местности, а также в системах автопилота для автомобилей.

Наука и исследования: В науке лазеры являются незаменимым инструментом. Их используют в спектроскопии для анализа состава вещества, в голографии для создания объемных изображений, для изучения сверхбыстрых процессов, для манипуляции отдельными атомами и молекулами (оптические пинцеты), а также в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу.

Информационные технологии и связь: Лазеры являются основой волоконно-оптических линий связи, по которым передаются огромные потоки информации. Они используются для считывания и записи данных на оптические диски (CD, DVD, Blu-ray), в лазерных принтерах и сканерах штрих-кодов.

Военное дело: В военной сфере лазеры применяются для наведения оружия на цель, в качестве дальномеров, в системах связи и противоракетной обороны. Ведутся разработки боевых лазерных систем.

Быт и развлечения: Самые простые примеры — это лазерные указки, лазерные шоу на концертах и фестивалях, а также лазерные системы в планетариях.

Ответ: Основные применения лазеров включают: медицину (хирургия, офтальмология, косметология), промышленность (резка, сварка, гравировка, измерения), научные исследования (спектроскопия, голография), информационные технологии и связь (оптоволокно, считывание дисков, принтеры), военное дело (целеуказание, дальномеры) и бытовую сферу (указки, лазерные шоу).