Практические работы по медицинской технике

Страница 12

ВС = dsiny, y -угол дифракции, d-постоянная дифракционной решетки.

Если эта разность хода кратна целому числу длин волн, то будут наблюдаться главные максимумы, для которых выполняется условие:

dsiny =+ KL (*)

K=0, 1, 2 . порядок главных максимумов.

Они расположены симметрично, относительно центрального Л=0, Y = 0. Это равенство (*) является основной формулой дифракционной решетки. Из формулы видно, что из наблюдения дифракционной картины, зная d, можно определить длину волны Л падающего света.

В данной работе с помощью дифракционной решетки определяется длина волны газового лазера.

Процессы излучения электромагнитной энергии квантовыми системами (анатомии, молекулами, ионами) при переходе на более низкий энергический уровень совершается самопроизвольно (спонтанно), т.е. без внешнего воздействия. Спонтанным излучением являются, например, тепловое излучение и люминесценция.

Возможно, однако, и такой процесс, при котором возбужденные атомы (молекулы, ионы) излучают не самопроизвольно, а под влиянием внешнего электромагнитного поля.

В частности, под действием падающего на них света. Этот процесс и само излучение называют индуцированным или вынужденным излучением. Существование индуцированного излучения было предсказано. А.Эйнштейном теоретически в 1919. Суть его заключается в следующем, фотон света, пролетая мимо возбужденного атома, превращает его в невозбужденный атом, который при переходе в нормальное состояние излучает новый фотон. Два фотона, пролетая в свою очередь мимо других возбужденных атомов переведут их также в нормальное состояние с одновременным излучением ещё двух фотонов и т.д. Происходит лавинообразное увеличение числа фотонов, т.е. усиление света. Если же частота фотона не совпадает с частотой возбужденного атома, то индуцированного излучения не будет. Кроме того, Эйнштейн доказал, что частота пролетающего фотона и вновь образованного совпадают в фазе и, значит, излучение должно быть когерентным.

Известно, что поглощают электромагнитную энергию атомы вещества, которые находятся более низком энергетическом уровне, (переходя при этом на более высокий уровень). Излучают же те атомы, которые находятся на более высоком уровне (переходя при этом на более низкий уровень). Следовательно, если вещество содержит большее число N1 атомов на нижнем энергетическом уровне, чем не верхнем N2 или, как принято говорить, населенность нижнего уровня больше, чем верного, т.е. N1>N2. В этом случае поглощение преобладает над излучением и вещество ослабит проходящее сквозь него первичное излучение (рис.1 а). Если же населенность верного уровня больше, чем нижнего ( N2 >N1), то индуцированное излучение будет преобладать над поглощением и вещество усилит первичное излучение (рис. 1б). Возможность создания квантовой системы, усиливающей проходящее через электромагнитное излучение, была обоснована в 1939 г. советским физиком В.А.Фабрикантом.

Итак, для усиления веществом проходящего через него первичного электромагнитного излучения необходимо, чтобы из двух энергетических уровней верхней уровень 2 был населен больше нижнего 1, т.е. N2>N1.

В обычных условиях термодинамического равновесия является неравновесным. Для того, чтобы создать и поддерживать такое состояние, необходимы специальные условия (специальные приборы).

Одним из них является генератор, разработанный в 1954 г. советскими физиками Н.Г.Басовым и А.М.Прохоровым и независимо от них американским физиком Ч.Таунсом.

Квантовый генератор, усиливающий оптическое излучение (свет) получил название лазера. В зависимости от применяемого рабочего вещества различают кристаллические, газовые и жидкостные лазеры.

Лазер создаёт световой пучок очень малой расходимости порядка 10- 4 рад. Например, направленный на Луну такой пучок даёт на её луч обычного прожектора дал бы на таком расстоянии пятно диаметром 40000 км. Благодаря этому и высокой частоте лазерного излучения его можно использовать для посредством одного луча огромного объёма информации, например, сотен телевизионных программ.

Лазер является самым мощным источником совета. Мощность импульсного излучения составляет десятки миллионов ватт, а плотность потока энергии (интенсивность света) поярка 109 Вт/см2». Для сравнения укажем, что интенсивность излучения Солнца порядка 104 Вт/см2. С помощью оптических линз можно сфокусировать излучение лазера, доводя его интенсивность до 1015 Вт/см2.

Страницы: 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Дополнительные материалы

Биологическое действие ионизирующих излучений
Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отда ...