Мазер
Ма́зер (англ. maser ) — квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны). Его название — сокращение фразы «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения» ( microwave amplification by stimulated emission of radiation ) — было предложено в 1954 году американцем Ч. Таунсом, одним из его создателей. Кроме Таунса к открытию непосредственного принципа работы квантового генератора причастны советские учёные А. М. Прохоров, Н. Г. Басов, а также американцы Дж. Вебер, Д. Гордон и Х. Цейгер. В 1964 г Прохорову, Басову и Таунсу была присуждена Нобелевская премия по физике «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию осцилляторов и усилителей, основанных на принципе лазера — мазера». Изначально, после изобретения, считалось, что мазер — чисто человеческое творение, однако позже астрономы обнаружили, что некоторые из далёких галактик работают как исполинские мазеры. В огромных газовых облаках, размером в миллиарды километров, возникают условия для генерации, а источником накачки служит космическое излучение. Мазеры используются в технике (в частности, в космической связи), в физических исследованиях, а также как квантовые генераторы стандартной частоты.
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Мазер» в других словарях:
МАЗЕР — [от начальных букв английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation усиление микроволн (СВЧ сверхвысокие частоты) в результате вынужденного излучения], общее название квантовых усилителей и квантовых генераторов СВЧ,… … Современная энциклопедия
МАЗЕР — (квантовый усилитель), прибор, в котором используются искусственно удерживаемые в возбужденном энергетическом состоянии атомы, посредством чего достигается усиление радиосигналов. Принцип действия мазера был разработан Чарльзом ТАУНСОМ,… … Научно-технический энциклопедический словарь
МАЗЕР — термин, заимствованный из амер. литературы; обозначает квант. генераторы и усилители радиодиапазона. Слово Maser аббревиатура англ. выражения: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что означает: усиление микроволн (СВЧ) при … Физическая энциклопедия
МАЗЕР — (от нач. букв англ. слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation усиление микроволн сверхвысокой частоты (СВЧ) в результате вынужденного излучения) общее название квантового усилителя и квантового генератора СВЧ. Мазеры… … Большой Энциклопедический словарь
мазер — сущ., кол во синонимов: 1 • генератор (63) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
мазер — квантово механический усилитель миллиметровых радиоволн англ.: maser, microwave amplification by stimulated emission of radiation англ., связь … Словарь сокращений и аббревиатур
МАЗЕР — общее название квантовых усилителей микроволновое усиление с помощью индуцированного излучения радиодиапазона (микроволн), предназначенных для получения высокочастотного и сверхвысокочастотного электромагнитного излучения, обладающего высокой… … Большая политехническая энциклопедия
мазер — [от начальных букв английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation усиление микроволн (СВЧ) в результате вынужденного излучения], общее название квантового усилителя и квантового генератора СВЧ. Мазеры используются в… … Энциклопедический словарь
мазер — (англ. maser сокр. microwave amplifi cation by stimulated emission of radiation усиление микроволн при помощи вынужденного излучения) квантовый усилитель, генератор, предназначенный для получения высокочастотного электромагнитного излучения,… … Словарь иностранных слов русского языка
Мазер — (слово образовано так же, как лазер, с заменой light на microwave) радиотехническое устройство, квантовый генератор (усилитель) для электромагнитных волн сверхвысоких частот (СВЧ; от 300 мегагерц до 300 гигагерц, или волн длиной от 1 м до 1 мм),… … Начала современного естествознания
Мазер, принцип работы, типы мазеров
Мазер, принцип работы, типы мазеров.
Мазер – квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны).
Мазер, принцип работы:
Мазер – это сокращенное название данного устройства, образованное по первым буквам слов фразы «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе с английского языка означает «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения ».
Типы мазеров:
По типу активной среды, в которой происходят квантовое усиление и генерация электромагнитных волн, мазеры делятся на два типа:
– молекулярные генераторы – мазеры, использующие молекулярные пучки. В данном типе мазеров активную среду создают путем искусственной сортировки из пучка молекул вещества только тех молекул, которые находятся в возбужденном состоянии. Отсортированный пучок молекул, находящихся в возбужденном состоянии, попадает в объемный резонатор, где происходит накопление возбужденных молекул. В резонаторе возбужденные молекулы при переходе в нормальное, стабильное, невозбужденное состояние испускают квант электромагнитного излучения сантиметрового диапазона, которое передают полю резонатора. Резонатор настроен таким образом, чтобы резонансная частота резонатора равнялась частоте электромагнитного излучения, испускаемого возбужденной молекулой при переходе в основное состояние. Поэтому такой резонатор способен длительнее время поддерживать электромагнитные колебания, возбужденные в резонаторе, на частоте резонанса.
Парамагнитные генераторы и усилители способны генерировать волны длиной от 1 до 100 см.
что такое лазер, что такое мазер, чем лазер отличается от мазера? (доклад на 2-4мин)
Ла́зер (англ. laser, сокр. от 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. Луч лазера может быть непрерывным, с постоянной амплитудой, или импульсным, достигающим экстремально больших пиковых мощностей. Во многих конструкциях рабочий элемент лазера используется в качестве оптического усилителя для излучения от другого источника. Усиленный сигнал очень точно совпадает с исходным по длине волны, фазе и поляризации, что очень важно в устройствах оптической связи.
Обычные источники света, такие как лампа накаливания, излучают свет в разных направлениях с широким диапазоном длин волн. Большинство из них также некогерентны, то есть фаза излучаемой ими электромагнитной волны подвержена случайным флуктуациям. Излучение обычного источника не может, без применения специальных мер, дать устойчивую интерференционную картину. Кроме того, излучение нелазерных источников обычно не обладает фиксированой поляризацией. Напротив, излучение лазера монохроматично и когерентно, то есть имеет постоянную длину волны и предсказуемую фазу, а также хорошо определённую поляризацию.
С другой стороны, некоторые типы лазеров, например жидкостные лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне; это свойство делает возможной генерацию сверхкоротких импульсов порядка нескольких фемтосекунд (10−15 с) с помощью синхронизации мод.
Лазеры созданы на стыке двух наук — квантовой механики и термодинамики, но, фактически, многие типы лазеров были созданы методом проб и ошибок.
История открытия: от мазера к лазеру
60 лет назад в Государственном оптическом институте (ГОИ) был запущен первый отечественный лазер. Нанофотоника, медицина, пилотажно-навигационные системы, лидарные комплексы – вот далеко не полный перечень областей науки и техники, в которых лазеры нашли свое применение. Об истории возникновения лазерных систем, принципе действия и сферах использования – в нашем материале.
Вынужденное излучение
История создания лазера берет свое начало в далеких 20-х прошлого столетия. Именно тогда формировался новый раздел физики – квантовая электроника. Открытие физических принципов квантовой электроники считается одним из самых выдающихся достижений науки прошлого века, а вершиной этого достижения, безусловно, является создание лазера.
Макс Планк, 1919 год
Итак, фундаментом стало открытие немецким физиком Максом Планком элементарной порции энергии – кванта, за что он был удостоен Нобелевской премии. Планк совершил настоящую революцию в физике, вдохновил на новые открытия знаменитых ученых того времени, в числе которых был и Альберт Эйнштейн. Именно теория вынужденного (или индуцированного) излучения, которую Эйнштейн сформулировал в 1917 году, спустя несколько десятилетий стала основой для создания первого лазера. Тогда он, по сути, допускал возможность «заставить» электроны излучать свет определенной длины волны одновременно, а для этого придумать некий управляемый электромагнитный излучатель.
Чарльз Таунс со своим первым «МАЗЕРом»
В 1951 году профессор Колумбийского университета Чарльз Таунс решается воплотить теорию вынужденного излучения на практике и создать такой прибор. В 1954 году он представляет первый в мире реально работающий лазер. Правда, тогда он назывался «мазер» – от английского Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе означает «усиление микроволн с помощью вынужденного излучения».
Как мазер стал лазером
Мазеры смогли совершить несколько значимых открытий: точно определили значение скорости света, в очередной раз подтвердили справедливость теории относительности и даже помогли обнаружить реликтовое излучение расширяющейся Вселенной. При всем этом мазеры оказались не при делах, когда речь шла о традиционной электронике. Действительно, на практике СВЧ-электронике мазеры ничем помочь не могли – прибор излучал на длине волны 1 см и генерировал мощность около 10 нВт.
Физики понимали, что квантовые генераторы должны перейти на оптический диапазон, то есть от усиления микроволн к усилению света, или другими словами – от мазера к лазеру (от английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – «усиление света посредством вынужденного излучения»).
В 1960 году американский физик Теодор Майман создает первый лазер. Это был импульсный рубиновый лазер, который состоял из кристалла рубина (сантиметром в диаметре и около двух в длину) с посеребренными торцами, а также лампы-вспышки.
От мегаватт современных лазеров к гигаваттам будущих лазерных систем
Лазеры, в отличие от мазеров, сразу же нашли применение в повседневной жизни. Например, уже в 1962 году с помощью рубиновых лазеров сваривались швы на корпусе наручных часов. Сегодня с лазерами мы сталкиваемся ежедневно – в наш обиход давно уже прочно вошли лазерные принтеры, указки, линейки, «лазерные шоу», считыватели штрих-кодов. Широкое применение лазеры нашли в медицине – их появление практически ознаменовало новую эру в хирургии.
Различное применение лазерных источников излучения стало возможным благодаря исследованиям и разработкам ГОИ на протяжении последних 60 лет, с момента создания первого рубинового лазера. Под научным руководством сотрудников института промышленностью было освоено большое число лазерных систем, более двух десятков из них было принято на вооружение армии. Мощные лазеры разработки ГОИ открыли новые возможности развития измерительных и информационных систем (например, в доплеровской локации).
Специалисты 17 научного отдела ГОИ, 1971 год
Специалисты ГОИ им. Вавилова продолжают исследования в этой сфере и находят лазеру новое применение. Один из последних проектов института связан с использованием лазеров в солнечной энергетике. В настоящее время разработками в этой области интенсивно занимаются ведущие страны, такие как США, Япония, а также страны Европы. Ученые ГОИ им. С.И. Вавилова внесли свою уникальную лепту.
В 2003 году в ГОИ впервые в мире был создан фуллерен-кислород-йодный лазер (ФОИЛ). Само использование фуллерена – новейшего наноматериала, обладающего широким спектром поглощения в ультрафиолетовой и видимой области спектра – делает этот лазер уникальным. Еще более фантастическим кажется сама идея использования прибора – преобразование солнечной энергии в лазерное излучение. Для этого планируется создание электростанции космического базирования, на геостационарных спутниках. Такая станция лишена всех недостатков солнечных электростанций на Земле – она не зависит от погодных условий, энергия по лазерному лучу может быть передана практически в любой район поверхности Земли, включая северные территории.
Конечно, создание электростанции в космосе требует разработки сложнейших оптоэлектронных систем, систем доставки и монтажа всех этих устройств на космические спутники. Это, безусловно, проект будущего, следующего поколения специалистов. Проект, который как нельзя лучше демонстрирует эволюцию лазеров и их безграничные возможности: от милливатт до гигаватт, от сварки корпуса наручных часов до задач космического масштаба.
События, связанные с этим
КАНАРСПИ: система контроля качества, опередившая время
Мазер, принцип работы, типы мазеров
Мазер, принцип работы, типы мазеров.
Мазер – квантовый генератор, излучающий когерентные электромагнитные волны сантиметрового диапазона (микроволны).
Мазер, принцип работы:
Мазер – это сокращенное название данного устройства, образованное по первым буквам слов фразы «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation», что в переводе с английского языка означает «Усиление микроволн с помощью вынужденного излучения ».
Типы мазеров:
По типу активной среды, в которой происходят квантовое усиление и генерация электромагнитных волн, мазеры делятся на два типа:
– молекулярные генераторы – мазеры, использующие молекулярные пучки. В данном типе мазеров активную среду создают путем искусственной сортировки из пучка молекул вещества только тех молекул, которые находятся в возбужденном состоянии. Отсортированный пучок молекул, находящихся в возбужденном состоянии, попадает в объемный резонатор, где происходит накопление возбужденных молекул. В резонаторе возбужденные молекулы при переходе в нормальное, стабильное, невозбужденное состояние испускают квант электромагнитного излучения сантиметрового диапазона, которое передают полю резонатора. Резонатор настроен таким образом, чтобы резонансная частота резонатора равнялась частоте электромагнитного излучения, испускаемого возбужденной молекулой при переходе в основное состояние. Поэтому такой резонатор способен длительнее время поддерживать электромагнитные колебания, возбужденные в резонаторе, на частоте резонанса.
Парамагнитные генераторы и усилители способны генерировать волны длиной от 1 до 100 см.
