Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Спонтанне та індуковане випромінювання. Квантові генератори (лазери), їх застосування

Щороку у водойми України потрапляє близько 5 млн т. солей, 190 млн м3 різних стоків. У водні басейни Дніпра при цьому скидається близько 8 км3 стічних вод. Гострий дефіцит якісної питної води відчувається вже не тільки в містах Криму, Донбасу, в Одесі, Львові, Харкові, а й у Києві, Житомирі, Вінниці, Херсоні, Нікополі, Запоріжжі, Дрогобичі, Білій Церкві та інших містах. Якість питних підземних вод також постійно знижується. Найбруднішими річками в Україні вважають Либідь, що протікає через Київ і Полтву (Львівська область).

Основні наслідки екологічної кризи

Відсутність дійових економічних стимулів для ресурсо- та енергозбереження.

Дефіцит води в Україні нині становить близько 4 млрд м3. Практично всі поверхневі, ґрунтові й частково підземні води забруднені промисловими, побутовими, сільськогосподарськими стоками й за якістю не відповідають навіть чинним заниженим санітарним нормам.

У Либіді, в басейні якої розташовано близько 300 підприємств(100 із них скидають узагалі неочищені стоки), концентрація солей у 3 рази вища, ніж у Дніпрі, нітратів – у 900 разів більша за ГДК, міді – в 50 разів, цинку – в 4, а свинцю (поблизу гирла) – 3,5 кг на 1 т. води.

У воді Полтви міститься величезна кількість сірководню. Концентрація основних забруднювальних речовин становить: легко окислених органічних сполук – 3-22 ГДК, амонійного азоту – 3-7, нафтопродуктів – 6-13, сполук міді – 9, цинку – 4, мангану – 9 ГДК. В окремі роки концентрації цих речовин були ще вищими.

Серед великих річок України до найзабрудненіших належать Сіверський Донець і Дністер, в які щороку скидається близько 200 млн м3 надзабруднених стоків. Крім того, Дністер опинився на межі висихання через непосильні для нього об’єми водозабору для потреб промисловості та меліорації (його стік зменшився від 6 до 3 млн м3/рік).

Більш як 800 сіл України втратили власні джерела питної води, й тепер вона або завозиться, або подається здалеку трубопроводами. Особливо нагально ця проблема відчувається в Донбасі, Криворіжжі, Дніпропетровщині.

Контрольні запитання:

1. Які причини можна назвати серед головних, що призвели до незадовільного стану довкілля?

2. Назвіть основні причини розвитку екологічної кризи.

3. Розкажіть про дефіцит води в Україні.

Одним із величезних досягнень квантової теорії є створення унікальних джерел світла, які називаються оптичними квантовими генераторами, або лазерами.

Під час взаємодії випромінювання з речовиною спостерігаються такі процеси, як поглинання і розсіювання, що призводить до зменшення інтенсивності випромінювання на виході з речовини. Однак можливі процеси, коли потік випромінювання, який проходить через речовину, підсилюється. Такі процеси вперше помітив В.О.Фабрикант у 1939 році, і саме їх реалізовано у квантових генераторах. У 1964 році за створення квантових генераторів М.Г.Басов, О.М. Прохоров і американський фізик Ч. Таунс удостоєні Нобелівської премії.



Нехай атоми речовини мають тільки два енергетичні рівні 1 і 2 (рис. 1), енергії яких дорівнюють і.

Нехай електромагнітне випромінювання інтенсивністю проходить через цю речовину і має частоту

,

тобто його частота дорівнює одній із частот цього атома. Тоді відбувається вимушений перехід атома зі стану з енергією у стан з енергією , тобто поглинання світла, і сам фотон hv «зникає».

Далі збуджений атом може самовільно перейти зі стану у стан , випромінюючи фотон з енергією hv. Так відбувається спонтанне випромінювання.

Спонтанне випромінювання − випромінювання, що виникає у збудженому атомі при переході в нормальний стан (стаціонарний) без впливу зовнішньої дії (факторів) (рис. 2).

Тепер нехай електромагнітне випромінювання інтенсивністю і тієї самої частоти проходить через ту саму речовину, атоми якої перебувають у збудженому стані з енергією (рис. 2). Кількість атомів у збудженому стані поз начено , а кількість атомів у незбудженому стані – . Тоді фо тон з енергією hv може «перевести» атом зі збудженого стану в незбуджений стан . Відбудеться випромінювання фотона з енергією hv, який додається до падаючого фотона, а отже, інтенсивність I на виході з речовини зросте. Таке випромінювання називається виму шеним, або індукованим.

Індуковане (вимушене) випромінювання − випромінювання, що виникає у збудженому атомі при переході в нормальний стан під дією зовнішніх факторів (наприклад, під впливом світла).

Поняття спонтанне і вимушене випромінювання уперше ввів Ейнштейн у 1915 році. Він створив і теорію індукованого випромінювання, визначивши, до речі, за допомогою цієї теорії теоретичне значення сталої Планка. Процес індукованого випромінювання знайшов практичне застосування у квантових генераторах. Лазерами називаються квантові генератори, які випромінюють у видимому й інфрачервоному діапазонах. Назву утворено від перших літер виразу:

light amplification by stimulated emission of radiation – підсилення світла індукованим випромінюванням. У генераторах, які випромінюють у мікрохвильовому діапазоні, літеру l (light – світло) замінено на m. Це так звані мазери.

Отже, для того, щоб відбувалося вимушене випромінювання, необхідно перевести речовину в інверсний стан.

Заселеність атомами рівня 2 має бути більшою, ніж заселеність рівня 1, тобто . Такий стан речовини називається інверсним станом (рис.1).

Лазерному випромінюванню притаманні такі характерні особливості:

• когерентність;

• високий ступінь монохроматичності – ;

• поляризованість, якщо поставити дзеркало під кутом Брюстера;

• потужність сягає десятків і сотень мільйонів ват;

• ідеально паралельний пучок когерентних променів за допомогою звичайних лінз можна сфокусувати так, що діаметр його перерізу становитиме 0,001 см;

• інтенсивність потоку досягає ;

• амплітуда електричного поля світлової хвилі – до . Це поле має більшу напруженість, ніж те, яке зв'язує в атомах і молекулах зовнішні електрони. Тому воно руйнує будь-які речовини;

• світловий тиск, який дуже важко виміряти у звичайному випромінюванні, у сфокусованого лазерного випромінювання сягає мільйона атмосфер;

• розбіжність пучка дуже мала. Якщо вона дорівнює 2", випущений із Землі промінь освітить на Місяці площину діаметром близько 5 км.

Ці особливості лазерного випромінювання зумовили сфери його застосування. Назвемо деякі з них. Із теорії дифракції світла випливає ідея запису об'ємного (на відміну від фотографії — плоского зображення) зображення предметів – так званих голограм. Але існуючі лампи та природні джерела світла не відповідають вимогам високого ступеня когерентності випромінювання. Лише створення лазерів дало змогу втілити в життя цю ідею – з'явилася голографія. Нині вже окрім статичних, монохроматичних голограм існують і рухомі, і поліхроматичні голограми.

Лазери прошивають калібровані отвори в надтвердих металах і алмазі; їх використовують у медицині – своєрідне зварювання тканин. Уможливлюється зв'язок на відстані, зокрема міжпланетний і навіть міжзоряний: за малої розбіжності пучка густина енергії потоку випромінювання зі зростанням відстані зменшується дуже повільно. Крім того, частота лазерного випромінювання дорівнює , що перевищує частоту радіозв'язку у раз. Стає можливим передавання по одному каналу величезного обсягу інформації, наприклад, десятки тисяч звукових і сотні телевізійних програм одночасно.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
| Спонтанне та індуковане випромінювання. Квантові генератори (лазери), їх застосування

Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 636; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:

  1. Акти застосування норм права у механізмі правового регулювання.
  2. Акти застосування норм права у механізмі правового регулю­вання.
  3. Аналіз грошових потоків із застосуванням коефіцієнтів
  4. Види й типи організаційних структур та умови їх ефективного застосування
  5. Види та напрямки застосування знижок із цін
  6. Викладати з букв розрізної азбуки і друкувати слова різного складового складу, речення із застосуванням всіх засвоєних правил правопису.
  7. ВИРОБНИЦТВО ЦУКРУ ТА ЗАСТОСУВАННЯ САХАРОЗИ
  8. Відмова від типізації, натомість застосування символізму.
  9. Вільним може вважатися тільки те переконання, що правильно і повно відображає факти, які спричи­няють необхідність застосування закону.
  10. Властивості оксикислот. Добування та застосування.
  11. Влаштування монолітних цементобетонних покриттів із застосуванням рейко-форм.
  12. Галузі застосування




studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.166.231.176
Генерация страницы за: 0.085 сек.