Лазеры видеоурок 11 класс: Физика Лазеры

Лазеры

«Лазер
– это устройство, в котором энергия,

например
тепловая, химическая, электрическая,

преобразуется
в энергию электромагнитного

поля
– лазерный луч…. Лазерный луч

является
самым ёмким носителем информации

и
в этой роли – принципиально новым

средством
её передачи и обработки»

Николай
Басов

Что
такое лазерный луч? Как работает лазер? Ответы на эти вопросы
будут даны в этой теме.

Квантовая
механика зародилась после того, как Нильс Бор постулировал свои соображения
относительно модели атома водорода. Первый постулат говорит о том, что
существуют особые, стационарные состояния атома, находясь в которых, атом не
излучает энергию, при этом, электроны в атоме движутся с ускорением. Второй
постулат Бора гласит, что излучение света происходит при переходе атома из
стационарного состояния с большей энергией в стационарное состояние с меньшей
энергией. Энергия излученного фотона равна разности энергий стационарных
состояний.

Низший
энергетический уровень – это основное состояние
атома, а все остальные состояния называются возбужденными. В возбужденном
состоянии электрон может находиться очень недолго (~10^–8 с).
После этого, он переходит в основное состояние, и этот переход сопровождается
испусканием фотона. Если же электрон переходит из низшего энергетического
уровня на высший, то он, наоборот, поглощает свет. При этом спонтанные
излучения, испускаемые отдельными атомами, обладают ничтожно малой энергией.
Для концентрации энергии излучения многих атомов требуется вынужденное излучение.

Ещё
в 1917 году Альберт Эйнштейн предсказал возможность такого излучения и строго
доказал, что при попадании фотона достаточно высокой энергии в атом, этот атом
излучает два абсолютно идентичных фотона. Такое излучение назвали индуцированным.
То есть, индуцированное излучение – это излучение возбужденных атомов
под действием падающего на них света. Возникающая при этом излучении испущенная
световая волна обладает той же частотой, фазой и поляризацией, что и падающая
на атом волна. Это говорит нам о том, что падающая и излученная волны
когерентны.

Что
же происходит при индуцированном излучении?

Если
в атом попадает фотон, такой энергии, какая может быть излучена самим атомом
при переходе из возбужденного состояния в основное, то этот фотон атомом не
поглощается. Более того, атомом испускается еще один фотон, который абсолютно
идентичен первому. То есть эти два фотона являются полностью когерентными.
Именно эта идея и положена в основу создания лазера. Конечно, в первую
очередь, следует заметить, что для работы лазера нужно очень много атомов,
находящихся в возбужденном состоянии, которые в нужный момент могут перейти в
основное состояние и излучить множество когерентных фотонов. Как же это
осуществить технически?

Представим,
что имеется активная среда с большим количеством атомов. Эта среда
располагается между глухим и полупрозрачным зеркалами. Глухое зеркало
практически не пропускает свет, а полупрозрачное зеркало пропускает около 2 %
света.

В
активную среду поступает энергия извне. Это может быть любая энергия: тепловая,
световая, химическая или электрическая.

Эта
энергия приводит значительную часть атомов в возбужденное состояние. При
переходе обратно в основное состояние, атомы излучают фотоны, которые, в свою
очередь, возбуждают соседние атомы. И в этом случае уже возникает явление
индуцированного излучения: каждый атом, на который упал фотон, испускает два
идентичных фотона. Так продолжается снова и снова, в результате чего все
больше и больше атомов переходят в возбужденное состояние. Между зеркалами
возникает среда, насыщенная фотонами, которые отражаются то от одного, то от
другого зеркала. При этом, каждый фотон, сталкиваясь с атомом, стимулирует
испускание еще одного фотона.

Когда
же атомы переходят в основное состояние, из лазера выходит множество
когерентных фотонов, образуя лазерный луч. В этом луче фотоны находятся на
очень близком расстоянии друг к другу, и направления их движения совпадают,
поэтому лазерный луч практически не рассеивается.

Лазеры
обладают следующими свойствами:

1)   
Лазеры
создают пучки света с очень маленьким углом расхождения (то есть луч
практически не рассеивается).

2)   
Фаза
волны лазерного излучения не испытывает нерегулярных изменений (то есть, атомы
излучают свет согласованно).

3)   
Лазеры
обладают огромной мощностью. У некоторых типов лазеров мощность излучения в
миллионы и даже миллиарды раз превышает мощность излучения Солнца. Правда,
такая высокая мощность достигается лишь в течение очень и очень малого
промежутка времени (~10^–13 с).

Такие
свойства открывают большие возможности. Надо сказать, что ещё в 1940 году
Валентин Фабрикант доказал, что индуцированное излучение может быть
использовано для усиления электромагнитных волн. Тем не менее, лишь в 1954
году, Николай Басов и Александр Прохоров создали микроволновой генератор радиоволн.
Такой же генератор, независимо от них получил Чарльз Таунс. Это был
принципиально новый способ усиления электромагнитных волн.

Тем
не менее, двух уровней энергии было недостаточно, поскольку каким бы мощным ни
был внешний источник энергии, число возбужденных атомов не превышало число невозбужденных.
Но, уже в 1960 году была создана так называемая трёхуровневая система.
Эта система и по сей день является основой для создания лазеров. Дело в
том, что время, в течение которого атом может находиться на том или ином
энергетическом уровне, неодинаково. На сегодняшний день, трехуровневая система
с успехом используется в рубиновых лазерах (потому что в рубине имеются
необходимые энергетические уровни). В рубине содержится небольшая примесь
атомов хрома, которые и подвергаются процессу индуцированного излучения.

На
рисунке изображены три состояния: основное состояние с энергией  и два возбужденных
состояния с энергиями  и . Но, на третьем
энергетическом уровне атом может находиться порядка 10^–8 c,
в то время как на втором энергетическом уровне он может находиться порядка 10^–3 c.
Это, конечно, является существенной разницей, поэтому, на уровне два
оказывается избыток возбужденных атомов. Итак, атомы переходят в
возбужденное состояние, соответствующее энергии , но почти сразу из
этого состояния они переходят на уровень , где находятся
значительно дольше. Таким образом, почти все атомы хрома находятся в
возбужденном состоянии. После того, как они все переходят в обычное состояние, получается
мощный лазерный луч.

В
рубиновом лазере используется газоразрядная лампа. Она имеет
спиралевидную форму и как бы окутывает кристалл рубина. Кратковременный импульс
тока, который подается от батареи конденсаторов с большой емкостью, вызывает
яркую вспышку лампы. Далее происходит процесс, который мы описывался ранее.
Атомы переходят на уровень три, но находятся там очень недолго, и переходят на
уровень два, где находятся значительно дольше. После этого, в результате
самопроизвольных переходов с уровня два на уровень один, получается мощный
лазерный луч.

Существуют
множество других типов лазеров (их пробовали создавать буквально из чего
угодно). Наиболее приемлемыми оказались газовые лазеры на основе гелия и неона.
Эти лазеры испускают волны длиной 632,8 нм. Соответственно, частота такого
излучения составляет порядка 4,75×10¹⁴ Гц.

Также
применяются инфракрасные лазеры на основе углекислого газа. Еще один тип
лазеров – это полупроводниковые лазеры, преимущество которых состоит в
том, что они могут регулировать частоту излучения и, соответственно, длину
волны. Кроме того, как выяснилось, полупроводниковые лазеры наиболее
дешевые.

Лазеры
получили довольно широкое применение в науке и технике. В первую очередь, лазеры
используются в экспериментах по оптике. Лазеры используются для хранения
информации (наверное, все слышали такое словосочетание как «лазерный
диск»). Огромная мощность лазерного излучения часто используется для сварки
и резки металлов или стимуляции испарения различных материалов. Кроме
этого, лазеры используются в медицине: ярким примером такого
использования является микрохирургия глаза.

В
перспективе лазерный луч может применяться как средство связи, особенно в
космическом пространстве. Лазерный луч может проходить
огромные расстояния за очень малое время, при этом практически не рассеиваясь.
Это может существенно облегчить работы, связанные с космическими
исследованиями. Наконец, лазеры могут помочь осуществить управляемую
термоядерную реакцию (об этом упоминалось в курсе физики 9 класса). Суть
лазерного термоядерного синтеза состоит в следующем: замороженную смесь
дейтерия и трития подвергают равномерному и мощному облучению со всех сторон. В
результате этого, давление внутри шариков колоссально возрастает, что приводит
к увеличению плотности и сильному нагреванию вещества, и начинается
термоядерная реакция.

Основные
выводы:

–
Лазер – это устройство, в котором любые типы энергий преобразуются в
энергию узконаправленного потока излучения. Лазеры способны создавать
практически не рассеивающиеся пучки света огромной мощности.

–
К наиболее распространённым типам лазеров относятся рубиновые лазеры,
газовые лазеры и полупроводниковые лазеры. Работа лазеров основана на
вынужденном, то есть индуцированном излучении.

–
Индуцированным излучением называется излучение, испускаемое
возбужденными атомами в результате воздействия света на них.

–
На сегодняшний день, одной из наиболее эффективных систем является трехуровневая
система. В ней фотоны переходят с первого уровня на третий, где могут
находиться в течение значительно меньшего времени, чем на втором энергетическом
уровне. Таким образом, возникает мощное излучение, при переходе атомов со
второго уровня на первый.

–
Лазеры получили очень широкое применение в науке и технике.

Урок по теме «Лазер», 11 класс

#11 класс #Физика #ФГОС #Методические разработки #Урок #Учитель-предметник #Школьное образование #УМК Г. Я. Мякишева

ЛАЗЕР И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

ЛАЗЕР И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ





муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Школа №48»


представляет учитель
физики Генералова Г. И.


Рязань, 2017


Урок с использованием компьютерных технологий

Обучающие — Изучить устройство и принцип действия лазера и его применение в науке и технике;

Обучающие — Изучить устройство и принцип действия лазера и его применение в науке и технике;

Развивающие — создание условий для развития умений думать, сопоставлять, обобщать, анализировать, расширения кругозора учащихся;

Воспитательные — создание условий для привития познавательного интереса к предмету, воспитания умения работать в коллективе: высказывать свое мнение, выслушивать товарища


Цели урока:

Актуализация знаний : разгадывание кроссворда

Актуализация знаний : разгадывание кроссворда
Целеполагание.
Изучение нового материала:
Открытие индуцированного излучения
Принцип действия лазера
Трехуровневая система
Устройство рубинового лазера
Свойство лазерного пучка
Типы лазеров и их применение
Проверь себя : тест
Творческое задание: составление синквейна
Домашнее задание



план:

Кроссворд.


































































































 














































Русский физик,
исследователь фотоэффекта

Кроссворд.








т




о




л






т




о




в




 




































Р












































 
























 





















С


С


е


Немецкий физик-
теоретик, основатель
квантовой теории

Кроссворд.








т




о




л






т




о




в




 














П




л




а




н




к
















Р


































































 





















С


С


Великий английский физик, создатель планетарной модели атома


е

Кроссворд.

С


С


е









т




о




л






т




о




в




 














П




л




а




н




к
















Р








е




з




е




р






ф




о




р




д
























 




























 









С


е


Р


Великий английский физик,
создатель первой квантовой теории атома

Кроссворд.

С


С


е









т




о




л






т




о




в




 














П




л




а




н




к
















Р








е




з




е




р






ф




о




р




д






М




а




к




в




е




л




л






 





































С


е


Р


с


Великий английский физик,
создатель первой квантовой теории атома

Кроссворд.

С


С


е









т




о




л






т




о




в




 



















л




а




н




к
















Р








е




з




е




р






ф




о




р




д






М




а




к




в




е




л




л








 


















р












 









С


е


Р


с


Б


о


П

По ходу урока заполните таблицу:




Знаю




Хочу узнать




Узнал на уроке

Ла́зер (англ. LASER — Light
Amplification by Stimulated Emission
of Radiation, «Усиление света с
помощью вынужденного излучения»)
— устройство, использующее
квантовомеханический эффект
вынужденного (стимулированного)
излучения для создания когерентного
потока света.

Ма́зер – квантовый генератор вынужденного излучения радиодиапазона.

Ра́зер — квантовый генератор
вынужденного рентгеновского
излучения.

Гра́зер — квантовый генератор вынужденного гамма-излучения


Лазер лаборатория НАСА

В 1916 г Эйнштейн высказал идею о существовании эффекта вынужденного излучения

В 1916 г Эйнштейн высказал идею о существовании эффекта вынужденного излучения


Излучение возбужденных атомов под действием падающего на них света.
Возникшая при индуцированном излучении волна не отличается от волны, падающей на атом ни частотой, ни фазой

В 1940 г В.А. Фабрикант указал на возможность использовать вынужденное излучение для усиления электромагнитных волн

В 1954 г Н. Г. Басов, А.М. Прохоров и независимо от них Ч. Таунс разработали принцип генерации и усиления радиоволн, используя явление индуцированного излучения.

В 1954 г Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и независимо от них Ч. Таунс разработали принцип генерации и усиления радиоволн, используя явление индуцированного излучения.
В 1963 г за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн Н.Г. Басов, А.М. Прохоров и Ч. Таунс были удостоены Нобелевской премии



Н.Г.Басов


А.М.Прохоров


Ч. Таунс

Принцип действия лазера

Трехуровневая система

Переход между уровнями E3 и E2 безизлучательный. Лазерный переход осуществляется между уровнями E2 и E1.
Необходимые энергетические уровни имеются в кристаллах рубина.
В кристалле рубина уровни E1, E2 и E3 принадлежат примесным атомам хрома

Устройство рубинового лазера.

1 – Кристалл лазера (Al2O3).
2 – Ксеноновая спиралевидная лампа.
3,4 – Торцы кристалла.

Индуцированное излучение


Возникновение лавины фотонов


Лавина усиливается после нескольких отражений


Излучение лазерного луча

Принципиальная схема лазера.

РЕЗОНАТОР


ВЫХОДНОЕ ЗЕРКАЛО


АКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ


УСТРОЙСТВО НАКАЧКИ

Свойства лазерного излучения:

Когерентность
Малый угол расхождения
Монохроматичность
Большая мощность

Конструкцией резонатора


Лазеры
различаются


Способом
накачки


Рабочей
средой


Режимом
работы


оптическая накачка, возбуждение электронным ударом, химическая накачка


газы, жидкости, стекла, кристаллы, полупроводники


импульсный, непрерывный


два параллельных плоских зеркала


Жидкостный лазер
на красителях


Газодинамический

Применение лазеров




Наука




Техника и связь




Медицина и биология




Военное дело

Применение лазеров:


медицина


промышленность


связь


Военное дело


строительство

С помощью луча лазера можно проводить хирургические операции: например, «приваривать» отслоившуюся от глазного дна сетчатку

Применение лазера

В медицинском оборудование

Лазер – метеоролог

Лазеры на красителях помогают следить за состоянием атмосферы. О степени загрязнения воздуха можно судить по тому, насколько сильно в нём рассеиваются лазерные лучи с разной длиной волны. В чистом воздухе свет не рассеивается, его лучи становятся невидимыми.

Лазер режет и сваривает

Тонкую вольфрамовую проволоку для электрических лампочек протягивают через отверстия в алмазах, пробитые лазерным лучом. Рубиновые подшипники – камни для часов – обрабатывают на лазерных станках-автоматах.

Очень перспективно применение лазерного луча для связи, особенно в космическом пространстве

Очень перспективно применение лазерного луча для связи, особенно в космическом пространстве

Лазеры используются для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т.п.

Лазеры используются для различных видов обработки материалов: металлов, бетона, стекла, тканей, кожи и т.п.

Огромная мощность лазерного луча используется для испарения материалов в вакууме, для сварки .

Огромная мощность лазерного луча используется для испарения материалов в вакууме, для сварки .

В последние годы в одной из важнейших областей микроэлектроники — фотолитографии, без применения которой практически невозможно изготовление сверхминиатюрных печатных плат, интегральных схем и других элементов микроэлектронной техники, обычные источники света заменяются на лазерные.

Лазер
в информационных
технологиях



Лазерный принтер


Лазер, сопряженный с волокном

ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ ПОМОГАЕТ САМОЛЕТУ ТОЧНО СОРИЕНТИРОВАТЬСЯ В ВОЗДУШНОМ ПРОСТРАНСТВЕ НАД АЭРОПОРТОМ

ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ ПОМОГАЕТ САМОЛЕТУ ТОЧНО СОРИЕНТИРОВАТЬСЯ В ВОЗДУШНОМ ПРОСТРАНСТВЕ НАД АЭРОПОРТОМ


Лазер точно
наводит на цель.


СВЕТОВАЯ
ЛОКАЦИЯ
ЛУНЫ.

Перспективно использование мощных лазерных лучей для осуществления управляемой термоядерной

Перспективно использование мощных лазерных лучей для осуществления управляемой термоядерной
реакции.

Лазер и гала-концерты

Оформление эстрадных концертов и театральных постановок.

Голография

Объёмное изображение предмета – его голограмма – получится, если на фотопластинку одновременно попадут лучи света и от лазера, и от предмета, совещённого этим лазером.
Чтобы сделать цветную голограмму, на вид неотличимую от реального предмета, необходимо три лазера с излучением разного цвета.

Волоконная оптика

Волоконно – оптический световод – луч света, смотанный в клубок.

Возбуждая лазерным излучением атомы или молекулы, можно вызвать между ними химические реакции, которые в обычных условиях не идут.

Возбуждая лазерным излучением атомы или молекулы, можно вызвать между ними химические реакции, которые в обычных условиях не идут.


Направленный непосредственно на молекулу лазерный луч не разъединял отдельные фрагменты ДНК, а соединял их вместе.

Применение лазеров




Наука




Техника и связь




Медицина и биология




Военное дело






Локация небесных тел. Эталон длины. Лазерный термоядерный синтез. Сверхскоростная фотография. Разделение изотопов. Спектроскопия.




Линии связи. Обработка материалов. Лазеры в ЭВТ. Лазерный гироскоп. Голография.




Лазерная хирургия.
Лечение опухолей.
Стимуляция роста растений.




Лазерное оружие.
Противоракетные системы.
Оптический локатор.

Проверь себя:

Какое излучение называют индуцированным?
А. Переход атома из возбужденного состояния в невозбужденное любым способом.
Б. Переход атома из возбужденного состояния в невозбужденное самопроизвольно.
В. Переход электрона в атоме с верхнего энергетического уровня на нижний, который сопровождается излучением, под влиянием внешнего электромагнитного поля.

2. Какие свойства излучения относятся к лазерному излучению?
1.Когерентность.
2.Высокая монохроматичность.
3.Небольшая мощность излучения.
4. Большая рассеянность излучения.

А.1; 2. Б. 2; 3. В. 1; 2; 3; 4.

3. На рисунке показано
устройство рубинового лазера.
какой цифрой обозначен
кристалл рубина?


А. 4. Б. 3. В. 2. Г.1.


4. На рисунке цифрой 2
обозначены :


А. Кристалл рубина.
Б. Импульсная лампа.
В.Система зеркал

5. Ввиду большой мощности лазера его КПД:

А. Больше 100%. Б.Незначительно меньше 100%. В.1-2%. Г. 50-60%

6. В настоящее время широко распространены лазерные указки, авторучки, брелоки. При неосторожном обращении с такими (полупроводниковым) лазером можно
А. Вызвать пожар.
Б.Прожечь и повредить тело.
В.Получить опасное облучение организма.
Г.Повредить сетчатку глаза при прямом попадании лазерного луча в глаз.

Ключ к ответу:




№




1




2




3




4




5




6








в




а




г




б




в




г

Подведение итогов




Знаю




Хочу узнать




Узнал на уроке

«Создание лазеров не только коренным образом изменило оптику, но и оказало огромное влияние на многие области современной физики, химии, кибернетики, биологии, медицины, технологии. Сейчас мы видим, что когерентный свет открыл новые, совершенно неожиданные возможности для решения кардинальных проблем нашей бурно развивающейся цивилизации – энергетической, информационной, технологической. Широкое применение лазеров означает качественное преобразование в производительных сферах общества, подобное внедрению в производство и жизнедеятельность человека ,электричества».
Н. Г. Басов

Домашнее задание:
п.97
№ 1186,1187 (А.П. Рымкевич
Задачник 10-11 классы,
М.,2015) – тем, кто сдает ЕГЭ
творческое задание:
создание буклета;
составление кроссворда.

Синквейн — «белый стих», состоящий из пяти строк.
Правило составления синквейна:
1 строка — заголовок, в который выносится ключевое слово, понятие, тема синквейна, выраженная в форме существительного;
2 строка — два прилагательных;
3 строка — три глагола;
4 строка — фраза, несущая определённый смысл;
5 строка — Резюме. Вывод. Одно слово — существительное.

Пример синквейна

Лазер!
Нужный , мощный.
Лечит, наблюдает, рисует.
Квантовый генератор
видимого света.
Сегодня необходим!

лазеров и идеальный урок. На моем вводном уроке физики… | Эндрю Робинсон | Ненадежный физик

https://pixabay.com/en/laser-ray-dangerous-colorful-color-856991/

Вчера на вводном уроке физики я говорил о лазерах. Это оказался один из лучших уроков, которые я вел в этом семестре. Почему? Потому что я просмотрел только половину подготовленного материала. Меня постоянно прерывали студенты, задающие мне всевозможные хорошие, актуальные вопросы о применении лазеров. Это лучший урок из моей книги. Максимальная вовлеченность и постоянный поток вопросов от студентов (желательно таких, на которые я могу ответить сразу!). Но это ладно , чтобы быть озадаченным ответом, и сказать студенту: «Я должен вернуться к вам по этому поводу». Это показывает, что учитель — человек, и, при условии, что вы выполняете свое обещание, ученик ценится и что диалог двусторонний.

Лазер является аббревиатурой от L свет A усиление с помощью S стимулированного E миссии R излучения. Звучит пугающе, но принцип довольно прост. Если квантовая система находится в энергетическом «возбужденном» состоянии (я всегда представляю себе хорошо напитанный кофеином атом, лихорадочно бегающий вокруг), то, если она сталкивается с фотоном (частицей света), который имеет точно правильную длину волны, то она может упасть в менее возбужденное состояние и излучают второй фотон, который идентичен первому и движется в том же направлении.

Теперь у вас есть два фотона. Если они оба попадают в возбужденные атомы, то получается четыре фотона, потом восемь, потом шестнадцать. Все они идентичны по длине волны и все движутся в одном направлении. Различные квантовые системы могут генерировать разные длины волн, поэтому доступны все цвета в видимом спектре, а также инфракрасные и ультрафиолетовые лазеры, которые невозможно увидеть.

Мы используем их для самых разных целей. Во-первых, лазер движется по прямой. Так что это отлично подходит для съемок. Его также можно использовать в качестве дальномера, посылая короткий импульс, отражая его от цели и измеряя время, необходимое отражению, чтобы вернуться к источнику, потому что мы знаем, какова скорость света. Это, конечно, имеет как военное, так и гражданское применение, что может объяснить некоторую привлекательность. Некоторые вопросы касались военного применения. Это социальное влияние Звезды Смерти.

Wikimedia Commons https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/RW_laser.jpg/712px-RW_laser.jpg

Поскольку лазер может направлять очень плотный луч света, несущий энергию, он может использоваться для различных операций по резке, абляции и сварке. Существует множество хирургических методик, основанных на использовании лазеров. Некоторое время назад моему брату сделали лазерную операцию на глазах, чтобы прикрепить отслоившуюся сетчатку к задней части глаза. Я всегда стараюсь приводить на урок физики личные примеры.

Одна вещь, о которой я почти всегда разглагольствую, это отсутствие реализма при изображении лазеров в фильмах. В реальном лазерном луче весь свет движется в одном направлении. Поэтому, если вы не смотрите на луч в лоб (что определенно не рекомендуется), вы его не увидите. Вы можете увидеть его сбоку, но только если на пути есть что-то, что рассеивает часть света. У людей, использующих лазеры в лаборатории, иногда есть аэрозольные спреи, которые выбрасывают в воздух мелкие капли, чтобы обеспечить рассеивающую среду.

https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Laser_beams#/media/File:Argon_laser_beam_and_diffraction_mirror.png

Итак, все те фильмы, где преступнику приходится перешагивать или выполнять акробатические трюки, чтобы избежать всех этих перекрещивающихся лазеров лучи, чтобы добраться до ценного произведения искусства/картины/атомной бомбы? Нет, не бывает. Умный преступник возьмет с собой аэрозольный баллончик (подойдет лак для волос), чтобы обнаружить лучи, потому что невидимые лучи — гораздо лучшая система обнаружения.

Мое любимое применение лазера — использование большого лазера для отражения света от Луны, так что мы можем очень точно измерить расстояние, с точностью до нескольких сантиметров, что на расстоянии около 400 000 километров довольно точно. Для тех бедняги, ой, граждане США, не знакомые с метрической системой, называют дюймом 250 000 миль. И получить с остальным миром, использовать метрику).

Фото: НАСА. Лазерный рефлектор Аполлона-11

Этого маленького рефлектора достаточно (при условии, что у вас есть потрясающий лазер на Земле), чтобы отразить достаточное количество света обратно на Землю. Мы можем измерить время пути туда и обратно и рассчитать расстояние от Земли до Луны.

Вы можете понять, почему это популярный урок, так много материал для использования. И мы еще даже не дошли до того, чтобы толкать вещи лазерными лучами. Так называемый «оптический пинцет» используется во многих приложениях. Фотоны в лазерном луче несут импульс, поэтому, когда они сталкиваются с объектами, они могут передавать импульс, и прежде чем вы успеете произнести «второй закон Ньютона», мы уже толкаем вещи. Обычно я показываю видеоклип очень крутой настоящей игры в тетрис (вы помните тетрис, не так ли?), но сделанной с крошечными стеклянными микрошариками, которые перемещают лазерами. Затем вы можете упомянуть DVD и Blue Ray или CD и инфракрасные твердотельные лазеры. Слишком легко придумать хороший план урока, главное знать, что пропустить. Вот как провести идеальный урок.

Ресурсы для учителей | URBAN-15

Группа компаний URBAN-15 рада принять вашу школу на праздничном лазерном шоу!

Несмотря на то, что Праздничное лазерное шоу представляет собой развлекательный набор света, цвета и звука, в создании этого зрелища также задействовано множество научных, математических, музыкальных и художественных принципов. Для учителей, которые хотят включить праздничное лазерное шоу в свои планы уроков, мы предоставили следующие дополнительные материалы, чтобы добавить к мероприятию образовательный компонент, подчеркивая связи между лазерами и наукой, математикой и искусством через такие понятия, как преломление, отражение , углы, симметрия, увеличение, ритм и другие. Проверьте ссылки ниже для идей! Если у вас есть другие идеи и предложения, которые вы использовали в своих классах, пожалуйста, не стесняйтесь присылать их нам по адресу [email protected].

Основы работы с лазером

Что такое лазер? (начальные классы): http://spaceplace.nasa.gov/laser/en/

Основы лазерной технологии (начальные классы): https://www.brainpop.com/technology/scienceandindustry/lasers/

Что такое лазер? (Средние классы): http://www.planet-science.com/categories/over-11s/technology/2012/01/what-is-a-laser.aspx

Что такое лазер? (Средняя школа): http://www.explainthatstuff.com/lasers.html

Типы и области применения лазера: https://www.teachengineering.org/lessons/view/van_troll_lesson03

Приложения STEM

Полная учебная программа

«Оптика для детей»: http://www.optics4kids.org/home/

Курс «Узоры в природе: свет и оптика»: http://www. asu.edu/courses/phs208 /patternsbb/PiN/info/patt.html

Laser Classroom Бесплатные ресурсы K-12 по различным концепциям STEM: http://laserclassroom.com/free-science-lesson-downloads/

Физика лазера – Ознакомительные уроки для учащихся старших классов физики: http://www.laserfest.org/resources/lesson-teacher.pdf

Интернет-ресурсы по оптике и фотонике: http://spie.org/education/ Education-outreach-resources/online-resources

Projects and Experiments

Практические занятия по оптике: http://spie.org/education/education-outreach-resources/hands-on-optics?SSO =1

Проект «Радужный механик»: http://www.mathplayground.com/logic_rainbow_mechanic.html

Проект «Зеркальный лабиринт»: http://pbskids.org/zoom/activities/sci/mirrormaze.html

Эксперимент «Лазерное желе»: https://www.exploratorium.edu/snacks/laser-jello

Эксперимент «Полное внутреннее отражение»: https://www.howtosmile.org/resource/smile-000-000-002-528

.

Самодельные лазеры: http://technology.niagarac.on.ca/people/mcsele/lasers/

Расходные материалы для самодельных лазерных проектов: http://store.laserclassroom.com/educational-kits/

ИСКУССТВО

История лазерного искусства

http://www.laserfest.net/news/opn-laser-shows.pdf

x http://www.laserf.com/Backstage .LaserFX.com/Newsletter/BriefHistory.html

Доступные статьи о технических искусствах (для учащихся средних и старших классов)

http://www.smithsonianmag.com/arts-culture/7-ways-technology-is -изменение-как-делается-искусство-180952472/

http://makezine.com/2013/11/15/art-technology-new-art-forms-not-just-new-art/

http://www.bbc.com/news/entertainment-arts-19576763

«STEAM»: интеграция искусства в STEM, STEM в искусство (начальный/средний школьный уровень)

Уроки искусства STEAM: https: //www.smore.com/tgcne-steam-art-lessons

Проект «Граффити: цифровая идентичность»: https://www.