Номер 2, страница 293 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. Перечислите основные применения лазеров.

Лазеры, или оптические квантовые генераторы, — это устройства, создающие мощный, узконаправленный, монохроматический и когерентный пучок света. Благодаря этим уникальным свойствам они нашли применение в самых разнообразных сферах человеческой деятельности.

Медицина

В медицине лазеры стали незаменимым инструментом благодаря своей высокой точности, малой травматичности и стерилизующему эффекту. Основные направления:

• Хирургия: использование в качестве «лазерного скальпеля» для выполнения точных разрезов с одновременной коагуляцией (прижиганием) кровеносных сосудов, что минимизирует кровопотерю и ускоряет заживление.
• Офтальмология: широкое применение для коррекции зрения (например, популярный метод LASIK), лечения отслоения сетчатки, катаракты и глаукомы.
• Дерматология и косметология: удаление татуировок, пигментных пятен, шрамов, сосудистых «звездочек» и новообразований (родинок, папиллом), а также для проведения процедур лазерной эпиляции и омоложения кожи.
• Стоматология: лечение кариеса без использования бормашины, отбеливание зубов, проведение бескровных операций на мягких тканях полости рта.
• Онкология: фотодинамическая терапия, метод, при котором раковые клетки, накопившие специальное вещество (фотосенсибилизатор), разрушаются под действием лазерного излучения определенной длины волны.

Ответ: В медицине лазеры применяются для точных хирургических операций, коррекции зрения, в косметологии для ухода за кожей и удаления дефектов, в стоматологии и для целевого уничтожения раковых клеток.

Промышленность и технологии

Высокая мощность и точность лазерного луча позволяют использовать его для эффективной обработки материалов и для прецизионных измерений.

• Обработка материалов: лазерная резка, сварка, гравировка, сверление и поверхностная закалка различных материалов, включая тугоплавкие металлы, керамику, пластик и дерево. Технология обеспечивает высокую скорость и качество обработки деталей сложной формы.
• Маркировка и кодирование: нанесение стойких и четких серийных номеров, штрих-кодов, QR-кодов и логотипов на промышленные изделия.
• Метрология и контроль качества: лазерные дальномеры, нивелиры (уровни) и 3D-сканеры для высокоточного измерения расстояний, построения цифровых моделей объектов и контроля геометрии изделий на производстве.
• Лидары (LIDAR — Light Detection and Ranging): системы лазерного сканирования для создания подробных трехмерных карт местности, которые используются в геодезии, археологии, а также в системах навигации беспилотных автомобилей.

Ответ: В промышленности лазеры используются для резки, сварки и гравировки материалов, маркировки продукции, а также для высокоточных измерений, 3D-сканирования и в системах лидаров.

Наука и исследования

Уникальные свойства лазерного излучения открыли новые возможности для фундаментальных и прикладных научных исследований.

• Спектроскопия: анализ состава вещества с высочайшей точностью путем изучения спектров поглощения или испускания при взаимодействии с лазерным излучением.
• Манипуляция микрообъектами: создание «оптических пинцетов» (или ловушек), которые позволяют захватывать и перемещать микроскопические объекты, такие как живые клетки, бактерии и наночастицы, не повреждая их.
• Изучение сверхбыстрых процессов: фемтосекундные лазеры, генерирующие сверхкороткие импульсы света, позволяют «фотографировать» химические реакции и наблюдать за движением электронов в атомах.
• Голография: создание и воспроизведение трехмерных изображений объектов, что используется не только для защиты документов, но и в системах хранения данных.
• Термоядерный синтез: сверхмощные лазерные установки применяются для нагрева и сжатия мишени с термоядерным топливом с целью запуска реакции управляемого термоядерного синтеза.

Ответ: В науке лазеры применяются для анализа состава веществ, манипуляции микрочастицами, изучения сверхбыстрых процессов, создания голограмм и в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу.

Связь и хранение данных

Лазеры являются основой современных систем связи и цифровых носителей информации.

• Оптоволоконная связь: лазеры используются в качестве источников света, который передается по оптоволоконным кабелям на огромные расстояния с минимальными потерями. Это основа современного высокоскоростного интернета, кабельного телевидения и телефонной связи.
• Хранение данных: лазерный луч используется для считывания и записи информации на оптические диски (CD, DVD, Blu-ray).
• Космическая связь: разработка систем лазерной связи между спутниками и с Землей, что позволяет передавать данные со значительно большей скоростью по сравнению с радиоканалами.

Ответ: Лазеры являются ключевым элементом в оптоволоконных линиях связи для передачи данных и используются для чтения и записи информации на оптических дисках.

Военное дело и бытовое применение

Лазерные технологии широко распространены как в военной сфере, так и в повседневной жизни.

• Военное применение: лазерные целеуказатели для наведения высокоточного оружия, дальномеры для определения точного расстояния до цели, системы ослепления оптических приборов противника, а также разработка лазерного оружия для уничтожения беспилотников и ракет.
• Бытовое применение: лазерные указки, лазерные уровни в строительстве, сканеры штрих-кодов в магазинах, лазерные принтеры, проигрыватели оптических дисков.
• Развлечения: создание красочных лазерных шоу на концертах и фестивалях, использование в лазерных проекторах для кинотеатров.

Ответ: В военной сфере лазеры служат для целеуказания и измерения расстояний, в быту они встречаются в принтерах, сканерах и указках, а также используются для создания развлекательных световых шоу.