Лазер - Физика, 11 сынып, 53 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Оқушы білімін, іскерлігін, дағды деңгейін бақылау, бағалау. Лазермен таныстырып солар туралы түсінік қалыптастыру.
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау
Сабақтың әдіс-тәсілдері:  Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, 

Сабақтың барысы:

І.ДКҰйымдастыру кезеңі:
Сәлемдесу; Оқушыларды түгендеу;Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А)теориялық білімдерін тексеру. Ә)практикалық тапсырмаларын тексеру. Б)есептерін тексеру. 
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.  
Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша лазермен танысамыз. 

1. Қандай шамалар түйіндес деп аталады?
2. Гейзенбергтің анықталмағандық қатынасын тұжырымы.
3. Энергия мен уақыттың анықталмағандық қатынасын тұжырымда.
4. Кванттық механиканың негізгі идеясы қандай?
5. Толқындық функция деген не?
6. Толқындық функцияның физикалық мағынасы қандай?

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту: 

Лазерлер және лазерлік сәуле шығарудың қасиеттері

1940 жылдың өзінде-ақ В.А. Фабрикант еріксіз сәуле шығаруды электромагниттік толқындарды күшейту үшін пайдалануға болатынын көрсеткен. 1954 ж. орыс ғалымдары Н.Г.Басов пен АМ. Прохоров және оларға тәуелсіз американ физигі Ч.Таунс толқын ұзындығы = 1,27 см радиотолқынның генераторын жасау үшін иңдукцияланған сәуле шығаруды пайдаланды. Радиотолқындарды генерациялаудың және күшейтудің жаңа принциптері саласындағы істеген жұмыстары үшін 1959 ж. Н.Г.Басов пен А. М. Прохоров Ленин сыйлығы берілді. Ал 1963 ж. Н.Г.Басов, А. М. Прохоров және Ч. Таунс Нобель сыйлығына ие болды.
1960 ж. Америкада алғашқы лазер-спектрдің көрінетін диапазондағы электромагниттік толқындардың кванттық генераторы жасалды.
Лазерлік жарық көздерінің басқа жарық көздерімен салыстырғанда кейбір елеулі артықшылықтары бар:
ü    Лазерлер ажырау бұрышы өте кішкене (10^-5 радианға жуық) жарық шоғын  туғыза  алады.   Жерден Айға жіберілген осындай шоқ диаметрі 3 км болатын дақ береді.
ü  Лазер жарығы аса монохроматты болады. Лазерлердің атомдары бір-біріне тәуелсіз сәуле шығаратын кәдімгі жарық көзінен айырмашылығы-оларда атомдар үйлесімді жарық шығарады. Сондықтан толқын фазасы ретсіз өзгерістерге ұшырамайды.
ü    Лазерлер ең қуатты жарық көздері болып табылады. Уақыттың қысқа мерзімі ішінде (10^-13 с уақыт аралығында) спектрдің жіңішке аралығындағы сәуле шығарудың қуаты 10¹⁷ Вт/см²-қа жетеді, ал Күннің сәуле шығару қуаты тек Вт/см² қана, сонымен бірге бұл барлық спектр бойынша қосынды. см жіңішке аралыққа (лазердің спектрлік сызықтарының ені) Күннің бар болғаны тек 0,2 Вт/см² қуаты ғана келеді. Лазер шығаратын электромагниттік толқындағы электр өрісінің кернеулігі атом ішіндегі өріс кернеулігінен артып кетеді.
Лазерлердін басқа түрлері және лазерлердің қолданылуы
 Біз танысқан рубин лазері импульстік тәртіпте жұмыс істейді. Сондай-ақ үздіксіз әсерлі лазерлер де бар.
Осы типтес газ лазерінде жұмыстық зат газ болып табылады. Жұмыстық заттың атомдары электр разрядымен қоздырылады.
Үздіксіз әсер ететін жартылай өткізгішті лазерлер де қолданылады. Олар алғаш рет біздің елімізде жасалған. Бұларда сәуле шығару үшін энергия электр тоғынан алынады.
Жүздеген киловаттық өте қуатты үздіксіз әсер ететін газодинамикалық лазерлер жасалған. Бұл лазерлерде "асыра қоныстанушылық" - ұлғаю кезінде және бірнеше мыңдаған кельвинге қыздырылған асыра дыбыстық газ ағындарын адиабаттық салқындату арқылы жоғарғы энергетикалық деңгейлерде пайда болады.
Лазерлердің қолданылуы. Лазер сәулесін байланыс үшін, әсіресе жарықты жұтатын бұлттары жоқ ғарыш кеңістігінде колданудың болашағы зор.
Лазер сәулесінің зор қуаты вакуумдағы материалдарды кептіру, пісіру, және т.б. үшін пайдаланылады. Лазер сәулесінің жәрдемімен хирургиялық операция жасауға, мысалы, көз түбінен ажырап кеткен торды "дәнекерлеуге" лазер сәулелерінің когеренттігін пайдаланып, денелердің көлемдік кескіндерін алуға болады.
Лазерлер жарық локаторын жүзеге асыруға мүмкіндік береді, олардың жәрдемімен, нәрселерге дейінгі қашықтық бірнеше миллиметрге дейінгі дәлдікпен өлшенеді. Радиолокатор үшін мүндай дәлдік мүмкін емес.
Лазерлік сәулелермен атомдарды немесе молекулаларды қоздыра отырып, кәдімгі жағдайларда жүзеге аспайтын химиялық реакцияларды жүргізуге болады.
Термоядролық реакцияны басқаруды жүзеге асыру үшін қуатты лазер сәулелерін пайдаланудың болашағы зор.
Қазіргі кезде лазердің қолданылатын жерлері әр түрлі және көп, оның бәрін атап шығу қиынға түседі.                                                                                                                                                                      
Лазерлерді жасау — іргелі ғылымның (кванттық теорияның) дамуы техника мен технологияның алуан түрлі салаларында зор прогресс жасайтындығының мысалы.

Рубин лазерінің құрылысы

Рубин кристалынан жақтаулары жазық-параллель болып келген стержень дайындалады. Спираль тәрізді (4-сурет) газ разрядтық шам көк жасыл жарық береді. Сыйымдылығы бірнеше мыңдаған микрофарада конденсаторлар батареясының қысқа мерзімді ток импульсі шамның аса күшті жарқылын туғызады. Аз уақыттан соң 2-энергетикалық деңгей "асыра қоныстаған" болып шығады.
 өздігінен өту нәтижесінде кез келген бағыттағы толқындар шығарыла бастайды. Кристалл өсімен бұрыш жасай бағытталатындары одан шығып кетеді де, кейінгі процестерде ешқандай рөл атқармайды. Бірақ кристалл өсінің бағытымен жүретін толқындар оның жақтауынан бірнеше рет шағылады. Ол хромның қозған иондарының индукцияланған сәуле шығаруын туғызады да, тез күшейеді.
Рубин стерженьнің бір жақтауын айналып, ал екіншісін жартылай мөлдір етіп жасайды. Ол арқылы қуатты қысқа мерзімді (ұзақтығы жүздеген микросекундқа жуық) қызыл жарықтың импульсі шығады, оның осы параграфтың басында айтылған тамаша қасиеттері бар. Барлық атомдар үйлесімді сәуле шығаратындықтан, толқын когеренттік және индукцияланған сәуле шығару кезінде жиналған барлық энергия өте аз уақытта бөлініп шығатындықтан, аса қуатты болады.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§7.9.  дайындық сұрақтарын талдау.

1. Лазер деген не?
2. Атомдардың өз бетімен және еріксіз сәулелену туралы айту.
3. Энергия деңгейлерінің инверсиялық қоныстануы деп нені айтады?
4. Рубинді лазердің жұмыс істеу принципін түсіндіріңдер.
5. Лазер сәулелерінің негізгі ерекшеліктері қандай?

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §7.9.