6. Завдання з самопідготовки до заняття (домашнє завдання):

Ваша правильна відповідь, наприклад, n _I – m _I → 1 – в)

Вказуєте номер теста ( n _і ) – в стовбчику 1 , і через тире – номер (m _і ) або(і) літеру(и) - в стовбчику 3

( тобто варіант(и) тієї відповіді, яка є правильною серед наведених в ньому варіантів відповідей ) , або вказується: література, сторінка , де наведена вірна віповідь або розв’язок задачі, яка подана в тесті.

Наприклад ( див. нижче таблицю тестів ),: 1 - в)

^{Номер теста Формула або Формуліровка або Графік}

^{в стовбчику 1 └ ……….. В стовбчику 3…………┘}

УВАГА ! На кожне питання давати тільки правильну + повну відповідь.

Часткова відповідь є несприйнятною

1

2

3

№ тесту

Тести

(завдання для самоконтролю)

Варіанти відповідей ( m _i )

1

Механізм виникнення індукованого випромінювання атомами такий (на прикладі He – Ne лазера):

а) атом після перебування в збудженному стані протягом t = 10^-8с на енергетичному рівні Е₁ переходить на енергетичний рівень Е₂

(Е₂ > Е₁);

б) в результаті електричного газового розряду (електричним струмом), що виникає в газорозрядній трубці лазера між електродами в момент пода-чі на них високої постійної стабілізованої напруги здій-снюється збудження активного середовища;

в) атом Ne,що збуджений фотоном з ε = Е₅ – Е₁ іншого атома ( Ne або Не) і знаходиться в метастабільному стані протягом часу t < 10^-4с, під дією стороннього кванту енергії такої самої енергії ε = Е₅ – Е₁ = hν переходить з вищого енергетичного рівня Е₅ на нижчі рівні:Е₆, Е₄, Е₃, Е₂, Е₁ тощо - в результаті чого відбувається випромінювання;

г) збуджені атоми Не в процесі непружних співударів з

атомами Ne передають останнім енергію ε шляхом резонансної передачі збудження, а самі повертаються в основний (стаціонарний) стан без випромінювання. Після цього атоми Ne через час t < 10^-4с переходять в стаціонарний стан, випромінюючи кванти ЛВ – ε₁ , ε₂ тощо;

д) атом після перебування в збудженому стані протягом t = 10^-8с на енергетич-му рівні Е₁ переходить на енергетичний рівень Е₂ (Е₂ > Е₁);

1

2

3

2

2а

2б

2в

2г

2д

2е

2ж

2з

Завдяки “роботі” яких елементів Не-Nе лазера (див. рис.1 в стовбчику 3) та яким фізичним процесам (явищам) в них забезпечується:

- Повна поляризація

лазерного випромі-

нювання (ЛВ)?

- Велика потужність

ЛВ.

- Монохроматичність

ЛВ.

- Фокусування проме-

нів ЛВ.

- Вузька спрямова-

ність променів ЛВ.

- Велика інтенсив-

ність ЛВ.

- Висока ступінь ко-

герентності ЛВ.

- Величезна концен-

трованість енергії

ЛВ в просторі.

Рис.1.. Блок – схема лазера

1 – газорозрядна трубка; 2 , 3 – електроди; 4 – блок живлення;

5 – плоске дзеркало; 6 – сферичне дзеркало; 7 – плоскопаралельні скляні пластинки, які розташовані під кутом i _Б до осі трубки 1;

10 – багатошарове діелектричне покриття.

а).Завдяки напівпрозорості плоского дзеркала 5 ( рис.1) потік фотонів ЛВ не одразу після включення лазера виходить з нього, а згодом. Відбувається накопичення великої кількості цих фотонів, а значить і великої кількості енергіїї ЛВ (відомо:I ~ E ).

б).Завдяки малому діаметру газорозрядної трубки 1 (1,5...7мм) та високому ступеню когерентності і монохроматичності лазерних променів відбувається їх фокусування дзеркалами 5,6 у світлову пляму діаметром 1...10 мкм (відомо, що Р= ; I ~ E ).

в). Багатократне відбивання квантів ЛВ від дзеркал 5,6 резонатора і завдяки процесу генерації нових збуджених атомів Ne призводить до повної поляризованості ЛВ.

г). Промені ЛВ падають на пластинки 7 під кутом

падіння – кутом Брюстера i_Б і проходять через ці пластинки, багатократно відбиваються від дзеркал 5,6.

д). Завдяки використанням дзеркал 5 (плоского) і 6 (сферичного), що мають багатошарове діелектричне покриття, та явищу інтерференції, в результаті якого гасяться хвилі непотрібних довжин хвиль.

1

2

3

е ). Висока ступінь когерент-ності хвиль 1,2( як в часі, так і в просторі) досягається мо-нохроматичністю і співпа-данням по фазі, що робить можливою інтерференцію цих хвиль. Хід променя 1 від фронту хвиль AD до точки С

Рис.2. його інтерференції з променем 2 складає l₁= АВ+ВС, а хід променя 2 – l₂=DС.

При різниці ходу Δ= l₁ - l_{2 =} λ/2 промені 1,2 взаємно гасяться в напрямку їх розповсюдження Е чим забезпечують цю властивість ЛВ.

ж) Лазерні промені складаються в основному з фотонів, які з’явилися в процесі узгоджених індукованих переходів між певними енергетичними рівнями. Тому такі фотони (або електромагнітні коливання) мають однакові частоту, постійну різницю фаз (або співпадають по фазі) тобто є когерентними і розповсюджуються в одному напрямку.

з). Промені ЛВ падають на пластинки 7 під кутом падіння – кутом Брюстера i_Б і відбиваються від них, будучи при цьому вже поляризованими.

і). Фокусування променів ЛВ дзеркалами 5,6 та миттєвому переходу атомів з метастабільного рівня забезпечують значну концентрацію енергії ЛВ (Е) і випромінювання її за малий проміжок часу (Δt→0) на малій площі S (відомо, що Р~Е та Р~1/ Δt).

к). Подача високої напруги на електроди 2.3 резонатора, що забезпечує утворення великої кількості збуджених атомів Не, в результаті чого за короткий час (Δt→0) збільшується загальна енергія Е цих атомів (відомо, що Р=Е/Δt).

3

Які з наведених характеристик належать ЛВ?

1. Ідеальне. 2. Неполяризоване.

3. Однорідне. 4. Ізотропне.

5.Прямолінійне. 6. Поляризоване.

7. Неізотропне. 8. Когерентне

4

Поєднайте наведені вище в тесті №3 (в правій частині таблиці – стовбчик 3) характеристики 1, 2,...8) з їх тлумаченням (а, б,...д) в цьому тесті – (див. правий стовбчик 3 цього тесту):

Наприклад:

2 - в

Відпов. у тесті 3 відпов. у тесті 4

а. .., бо воно має однакову густину потоку енергії

у всіх точках простору, який заповнений цим ЛВ.

б. .., бо всі можливі напрямки його розповсюджен-

ня в просторі, що заповнений цим ЛВ, рівноможливі.

в. …тому, що площини коливань, напрямки і зна-

чення векторів ( ) і ( ) хвиль ЛВ у всіх точках про-стору в часі хаотично змінюються.

г. …тому, що площини, в яких лежать вектори ( ) і

( ) хвиль ЛВ у всіх точках простору залишаються незмінними як в часі так і в просторі.

( Див. далі )

д. … ЛВ має вузьку спрямованість і розповсюджу-

ється в одному напрямку.

е. ...хвилі ЛВ мають однакові частоту, постійну різницю фаз (або співпадають по фазі).

5

Зазначте варіант відповіді, в якій вірно вказано “властивість

лазерного випромінювання – область застосування в медицині”:

а) утворення вторинного випромінювання при дії ЛВ на біотканини → діагностика атипової тканини (в онкології) чи тріщин на емалі (в стоматології);

б) велика інтенсивність ЛВ → коагуляція тканин + ударна хвиля → діагностика;

в) велика потужність → ударна хвиля + вузька спрямованість (сфокусованість)→ лікувальна дія (знеболююча, покращення регіонального кровообігу тощо);

г) вузька спрямованість (сфокусованість) → бактерицидна та бактеріостатична дії (лікувальна дія);

д) монохроматичність і когерентність → сфокусованість → руйнування тканин (в хірургії).

1

2

3

6

В якій речовині та між якими її енергетичними рівнями здійснюються переходи атомів в результаті чого і утворюється лазерне випромінювання потрібної довжини хвилі

( λ = 0.63 мкм )?:

а) в Не (з Е₃ на Е₁ )

б) в He (з Е₅ на Е₃);

в) в Ne (з Е₅ на Е₁);

г) в Не (з Е₁ на Е₂);

д) в Ne (з Е₅ на Е₃);

е) в Ne (з Е₃ на Е₁);

7

За якою формулою в лабораторній роботі

( №26по [ 6.2.] ) , можна обрахувати довжину хвилі ЛВ за максимумом 2-го порядку?:

Примітка. В нижчезазначених формулах d – період дифракційної гратки, α – кут під яким видно максимум вибраного нами порядку (1-го або 2-го, і т.д. порядку).

А) λ = d sinα / 3;

б) λ = d sinα / k;

в) λ = d sinα / 4;

г) λ = d sinα / 2;

д) λ = d sinα .

8

За якою формулою в лабораторній роботі

( №26по [ 6.2.] ) , можна обрахувати енергію кванта ЛВ ?:

а) ε = m ^. c²

b) ε = m ^. c² / 2

c) ε = h ^. ν

d) ε = h ^. c / λ

e) ε = ∆ E

1

2

3

9

Перерахуйте де у медицині і для чого може використовуватися ЛВ та лазер ?

Варіанти відповіді знайдете на с.с. 28-38

в навчальному посібнику [ 6.1 ]:

Желіба В.Т., Іваницький Б.Г., Хаїмзон І.І.

Лазери в медицині. Вінниця: ВДМУ, 2000.- с.57, іл. 20.

Ваша правильна відповідь:

Вказуєте номер теста ( n _і) – в стовбчику 1 , і через тире – номер (m _і ) або(і) літера(и) - в стовбчику 3 ( тобто варіант(и) тієї відповіді, яка є правильною серед наведених в ньому варіантів відповідей ) , або вказується: література, сторінка , де наведена вірна віповідь або розв’язок задачі, яка подана в тесті.

Наприклад (див. вище таблицю тестів ),: 8 - d)

^{Номер теста Формула або Формуліровка або Графік}

^{в стовбчику 1 └ ……….. В стовбчику 3……………┘}

УВАГА ! На кожне питання давати тільки правильну + повну відповідь.

Часткова відповідь є несприйнятною

Перелік правильних відповідей на вище наведені тести:

Тест 1 – в Тест 2а – г) Тест 2б – і) Тест 2в – д) Тест 2г – б) Тест 2д – б), ж)

Тест 2е – а),і) Тест 2ж –е), ж) Тест 2з – б) Тест 3 – 5, 6, 8

Тест 4 – 5 – д.; 6 – г.; 8 – е. Тест 5 - а), д) Тест 6 – д) Тест 7 - г)

Тест 8 – д)