83. Отражение и преломление поляризованного света

- n₁ < n₂, т.е. свет идет из среды более плотной в среду менее плотную;

- угол падения больше предельного угла a > a_пр. При этом выполняется соотношение: sin(a_пр) = n₂/n₁.

87. Неоднородные электромагнитные волны при полном внутреннем отражении Данное соотношение по математической форме крайне походит на выражение для комплексной амплитуды плоской волны, распространяющейся в среде с потерями, тем не менее, между ними имеется принципиальная разница, так как в выражении  вдоль координаты z происходит экспоненциальное уменьшение амплитуды волны, в тот момент как волна распространяется вдоль координаты y. Эти волны имеют название неоднородных плоских волн. Неоднородная плоская волна с физической точки зрения распространяется вдоль границы раздела, как бы немного «прилипая» к ней. Выявленная особенность предоставляет основание назвать такие волны поверхностными волнами.

88. Интегральная и волоконная оптика Интегральная оптика – это новая область прикладной физики, возникшая на границе волновой оптики, радиотехники и квантовой электроники. Она занимается исследованием особенностей распространения электромагнитных волн оптического диапазона в тонких плоских диэлектрических слоях, так называемых пленочных волноводах, проблемами ввода-вывода излучения в такие волноводы, с также вопросами генерирования и управления светом в тонких пленках (модуляция, детектирование и т.д.) с целью создания интегрально-оптических схем, аналогичных по своему функциональному назначению полупроводниковым ИС. В отличие от интегральной электроники ИО использует в качестве переносчика информации не поток электронов, а поток фотонов. Это обеспечивает основное ее преимущество: более высокое быстродействие и широкополосность устройств и их нечувствительность к электромагнитным помехам.

Волоконная оптика – это совокупность методов и средств передачи оптического излучения с помощью тонких цилиндрических диэлектрических волноводов. Передача сигналов происходит с предельно низкими потерями энергии. На основе волоконной оптики строятся волоконно-оптические системы передачи (ВОСП), осуществляющие передачу и обработку оптических сигналов. В состав ВОСП кроме волоконного кабеля входит большое число таких оптических устройств, как устройства ввода излучения; соединители; изоляторы (вентили); мультиплексоры и демультиплексоры; разветвители и др. Кроме того, обязательными элементами являются источник излучения (лазер или светодиод) и фотоприемник.

89. Световоды

СВЕТОВОД (волновод оптический) - закрытое устройство для направленной передачи света. В открытом пространстве передача света возможна только в пределах прямой видимости и ограничивается нач. расходимостью излучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на большие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам. Разработаны разнообразные типы С., среди них - линзовые (зеркальные) С., представляющие собой систему заключённых в трубу и расположенных на определённых расстояниях линз (зеркал), полые металлич. трубы и др., однако они не нашли широкого применения.

Наиб. перспективный и широко применяемый в настоящее время (1990-е гг.) тип С.- гибкий диэлектрич. волоконный С. с низкими оптич. потерями, позволяющий передавать свет на большие расстояния. В простейшем варианте он представляет собой тонкую нить из оптически прозрачного материала, сердцевина к-рой радиуса a₁ имеет показатель преломления n₁, а оболочка с радиусом а₂ имеет показатель преломления п₂ <п₁. В приближении геом. оптики лучи, входящие в сердцевину под достаточно малыми углами к оси С., испытывают полное внутреннее отражение на поверхности раздела сердцевины и оболочки и распространяются только по сердцевине.

90. Волоконно-оптическая связь  — вид проводной электросвязи, использующий в качестве носителя информационного сигнала электромагнитное излучение оптического (ближнего инфракрасного) диапазона, а в качестве направляющих систем — волоконно-оптические кабели. Благодаря высокой несущей частоте и широким возможностям мультиплексирования, пропускная способность волоконно-оптических линий многократно превышает пропускную способность всех других систем связи и может измеряться терабитами в секунду. Малое затухание света в оптическом волокне обуславливает возможность применения волоконно-оптической связи на значительных расстояниях без использования усилителей. Волоконно-оптическая связь свободна от электромагнитных помех и весьма труднодоступна для несанкционированного использования — незаметно перехватить сигнал, передаваемый по оптическому кабелю технически крайне сложно. В основе волоконно-оптической связи лежит явление полного внутреннего отражения электромагнитных волн на границе раздела диэлектриков с разными показателями преломления. Оптическое волокно состоит из двух элементов — сердцевины, являющейся непосредственным световодом, и оболочки. Показатель преломления сердцевины несколько больше показателя преломления оболочки, благодаря чему луч света, испытывая многократные переотражения на границе сердцевина-оболочка, распространяется в сердцевине, не покидая её.

91. Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) — это оптико-электронный прибор, измеряющий абсолютную (относительно инерциального пространства) угловую скорость. В оптическом гироскопе широкое применение находят частотные и фазовые модуляторы. Первого типа модуляторы переводят фазу Саньяка в переменные изменения разности частот противоположно бегущих лучей; при компенсации фазы Саньяка разностная частота пропорциональна угловой скорости вращения Ω. Достоинством частотных модуляторов при использовании в ВОГ является представление выходного сигнала в цифровом виде.

Второго типа модуляторы переводят фазу Саньяка в изменение амплитуды переменного сигнала, что исключает низкочастотные шумы и облегчает измерение информационного параметра.

Частотные модуляторы основаны на акустооптическом эффекте, который состоит в том, что при прохождении в среде ультразвуковых колебании в ней появляются области с механическими напряжениями(области сжатия и разряжения), это приводит к изменению коэффициента преломления среды. Вызванные ультразвуковой волной изменения коэффициента преломления среды образуют центры дифракции для падающего света. Частотный сдвиг света определяется частотой ультразвуковых колебаний.

92. Прикладные вопросы атомной физики и физической оптики.

=(

93. Свет и цвет в природе Свет — это видимое излучение, т. е. электромагнитные волны в интервале частот, воспринимаемых человеческим глазом (7,5- 10м...4,3- 10м Гц) Цвет — одно из свойств материального мира, воспринимаемое как осознанное зрительное ощущение. Тот или иной цвет «присваивается» человеком объектам в процессе их зрительного восприятия. В подавляющем большинстве случаев цветовое ощущение возникает в результате воздействия на глаз потоков электромагнитного излучения из диапазона длин волн, в котором по излучение воспринимается глазом (видимый диапазон — длины волн от 380 до 760 нм).

94. Восприятие света Способность глаза воспринимать свет и распознавать разл. степени его яркости называется светоощущением, а способность приспосабливаться к разной яркости освещения — адаптацией глаза; световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя. Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Однако световая чувствительность зрения многих ночных животных (совы, грызуны) гораздо выше. Максимальная световая чувствительность достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Её определяют под действием светового потока в телесном угле 50° при длине волны 500 нм (максимум чувствительности глаза). В этих условиях пороговая энергия света около 10⁻⁹ эрг/с, что эквивалентно потоку нескольких квантов оптического диапазона в секунду через зрачок. Максимальные изменения зрачка для здорового человека — от 1,8 мм до 7,5 мм, что соответствует изменению площади зрачка в 17 раз^[11]. Однако, реальный диапазон изменения освещённости сетчатки ограничивается соотношением 10:1, а не 17:1, как следовало бы ожидать исходя из изменений площади зрачка. На самом деле освещённость сетчатки пропорциональна произведению площади зрачка, яркости объекта и коэффициенту пропускания глазных сред^[12].Вклад зрачка в регулировку чувствительности глаза крайне незначителен. Весь диапазон яркостей, которые наш зрительный механизм способен воспринять, огромен: от 10⁻⁶ кд·м² для глаза, полностью адаптированного к темноте, до 10⁶ кд·м² для глаза, полностью адаптированного к свету^[13][14] Механизм такого широкого диапазона чувствительности кроется в разложении и восстановлении фоточувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки — колбочках и палочках. Чувствительность глаза зависит от полноты адаптации, от интенсивности источника света, длины волны и угловых размеров источника, а также от времени действия раздражителя. Чувствительность глаза понижается с возрастом из-за ухудшения оптических свойств склеры и зрачка, а также рецепторного звена восприятия.

95. Фотохимия зрения При оптимальных условиях одиночный фотон света (самая малая квантовая единица световой энергии) может вызвать в палочке доступный для измерения рецепторный потенциал, равный примерно 1 мВ. Достаточно всего 30 фотонов света, чтобы вызвать половинное насыщение палочки (рецепторный потенциал, равный половине максимально возможного). Как такое небольшое количество света вызывает такой мощный эффект? Ответ в том, что фоторецепторы имеют чрезвычайно чувствительный каскад, усиливающий эффект стимуляции примерно в миллион раз, а именно:

1. Фотон активирует электрон в 1 цис-ретинале родопсина, что ведет к образованию метародопсина II, т.е. активной формы родопсина.

2. Активированный родопсин функционирует как фермент, активирующий много молекул трансдуцина (белка, присутствующего в неактивной форме в мембранах дисков и клеточной мембране палочек). 3. Активированный трансдуцин активирует гораздо больше молекул фосфодиэстеразы. 4. Активированная фосфодиэстераза сразу гидролизует много молекул циклического гуанозинмонофосфата, таким образом разрушая его. До этого цГМФ был связан с белком натриевого канала наружной мембраны палочки, в известном смысле «фиксируя» этот белок в открытом состоянии. Но на свету, когда фосфодиэстераза гидролизует цГМФ, эта фиксация прекращается, и каналы для натрия закрываются. Несколько сотен каналов закрывается в ответ на каждую изначально активированную молекулу родопсина. Поскольку поток ионов Na+ через каждый из этих каналов в темноте был чрезвычайно быстрым, закрытие каждого канала блокирует вход более миллиона ионов Na+ на все время, пока канал не откроется снова. Именно это уменьшение тока ионов Na+ через мембрану и вызывает возбуждение палочки. 5. В течение примерно секунды другой фермент, всегда присутствующий в палочке, — родопсинкиназа — инактивирует активированный родопсин (метародопсин II), и весь каскад возвращается к нормальному состоянию с открытыми натриевыми каналами. Таким образом, в палочках функционирует важный химический каскад, который усиливает действие одиночного фотона света, вызывая движение миллионов ионов Na . Это объясняет чрезвычайную чувствительность палочек в условиях полной темноты.

Колбочки в 30-300 раз менее чувствительны, чем палочки, но даже в этом случае возможно цветовое зрение при любой интенсивности света (если она больше, чем очень густые сумерки).

96. Смешение света и смешение красок Человеческий глаз не способен реагировать по-разному на все сочетания световых лучей, которые попадают на его поверхность, поскольку в сетчатке глаза есть только три вида колбочек-клеток, воспринимающих цвет. Например, при относительно слабом освещении человек видит желтый цвет, если в глаз попадает небольшая часть лучей из желтой области спектра. Но точно так же глаз реагирует и на определенные смеси красных и зеленых лучей. Белый солнечный свет состоит из всех лучей спектра, однако хороший белый свет можно получить также при смешении лучей только двух длин волн — из красной и сине-зеленой частей спектра. Каждый воспринятый глазом цвет может соответствовать огромному количеству сочетаний длин волн, более того, ограниченное число цветных световых лучей с данной длиной волны может дать при смешении в различных пропорциях почти любой цвет. Это факт первостепенной важности для полиграфистов и дизайнеров, так как на нем основаны практически все современные методы воспроизведения цвета на мониторе и бумаге.

97. Получение цветного изображения в электронно-лучевых трубках

Для получения цветных изображений с высокой разрешающей способностью кинескоп разрабатывается таким образом, что центральный луч возбуждает зеленый люминофор, а синий и красный люминофоры возбуждаются соответственно боковыми лучами. Таким образом, сочетание трехлучевой оптической системы с одним прожектором со щелевой маской дает существенный выигрыш по яркости по сравнению с масочным кинескопом.

98. Оптика жидких кристаллов

Жи́дкие криста́ллы (сокращённо ЖК) — это фазовое состояние, в которое переходят некоторые вещества при определенных условиях (температура, давление, концентрация в растворе). Жидкие кристаллы обладают одновременно свойствами как жидкостей (текучесть), так и кристаллов (анизотропия). По структуре ЖК представляют собой вязкие жидкости, состоящие из молекул вытянутой или дискообразной формы, определённым образом упорядоченных во всем объёме этой жидкости. Наиболее характерным свойством ЖК является их способность изменять ориентацию молекул под воздействием электрических полей, что открывает широкие возможности для применения их в промышленности. По типу ЖК обычно разделяют на две большие группы: нематики и смектики. В свою очередь нематики подразделяются на собственно нематические и холестерические жидкие кристаллы.

99. Жидкокристаллические индикаторы, матрицы и дисплеи

В настоящее время жидкокристаллические индикаторы являются наиболее распространённым видом индикаторов. Хотя сами жидкие кристаллы (ЖК) были известны химикам еще с 1888 г., но только 1960-х годов началось их практическое использование. В 1990 г. Де Жен получил Нобелевскую премию за теорию жидких молекулярных кристаллов.Принципы работы жидкокристаллических индикаторов

Термином жидкий кристалл обозначается мезофаза между твердым состоянием и изотропным жидким состоянием, при этом мезофаза сохраняет фундаментальные свойства присущие двум состояниям материи. Жидкие кристаллы, с одной стороны, обладает текучестью как изотропная жидкость, с другой стороны, сохраняет определенный порядок в расположении молекул (как кристалл).

Жидкокристаллический дисплей (ЖК-дисплей, ЖКД, англ. Liquid crystal display, LCD), также жидкокристаллический монитор (ЖК-монитор) — плоский дисплей на основе жидких кристаллов, а также монитор на основе такого дисплея.

100. Оптические запоминающие устройства.

Запоминающие устройства, в которых, по крайней мере, один из видов обращения к информации (запись, считывание или стирание), осуществляется с использованием оптического излучения. В состав Оптических запоминающих устройств входят: источник и приёмник излучения, оптическая запоминающая среда (носитель данных), модулятор света, дефлектор, объективы, зеркала и другие устройства управления световым лучом. Оптические запоминающие устройства различают: по способу представления информации на носителе (побитный или голографический); по типу используемого носителя данных (диск, лента, фиш); по способу доступа к информации (последовательный или прямой); по типу источника излучения (когерентный или некогерентный).

Простейшим является Оптические запоминающие устройства с побитным представлением информации и последовательным способом доступа к ней. В качестве носителя данных используют оптические диски или ленты. В дисковом устройстве световой луч от источника излучения (лазера) фокусируют на поверхность носителя данных с помощью микрообъектива. Считывание информации с кольцевой дорожки диска осуществляют последовательно (бит за битом) с помощью фотоприёмника. В устройствах на ленте с построчной записью информации увеличенное изображение строки проецируется с ленты на линейку фотоприёмников с количеством элементов, равным количеству бит в строке, что позволяет осуществлять параллельное считывание нескольких разрядов.

101. Магнитооптическая память

Магнитооптическая память (англ. magnetooptics storage) — вид памяти, использующий магнитный материал, запись данных на который возможна только при нагреве до температуры Кюри (порядка 1450 °C), осуществляемом в точке записи лучом лазера (объём записи на стандартные 3.5 и 5.25 дюймовые гибкие диски составляет при этом соответственно до 600 Мб и 1.3 Гб, существовали и MO диски меньшего объёма).

102. Голограммы ГОЛОГРАФИЯ (от греч. холос – полный и графо – пишу) – способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке (голограмме) при помощи когерентного излучения лазера. Голограмма фиксирует не само изображение предмета, а структуру отраженной от него световой волны (ее амплитуду и фазу). Для получения голограммы необходимо, чтобы на фотографическую пластинку одновременно попали два когерентных световых пучка: предметный, отраженный от снимаемого объекта, и опорный – приходящий непосредственно от лазера. Свет обоих пучков интерферирует, создавая на пластинке чередование очень узких темных и светлых полос – картину интерференции.

На экспонированной таким образом и проявленной пластинке отсутствует какое-либо изображение, однако его в зашифрованном виде содержит система интерференционных полос, и если голограмму просветить, как диапозитив, лазерным светом той же частоты, что была использована при записи, возникнет «восстановленная голограмма» – объемное изображение снятого предмета, словно висящего в пространстве. Меняя точку наблюдения, можно заглянуть за предметы на первом плане и увидеть детали, ранее скрытые от взгляда, Свет, проходя сквозь систему черно-белых полос голограммы, испытывает дифракцию и воспроизводит волновой фронт, исходивший от снятого предмета. Аналогичным образом лазерный луч, пропущенный сквозь отверстие очень малого диаметра, даст на фотопластинке, поставленной за отверстием, систему колец (так называемые «кольца Френеля»). А световой пучок, проходящий сквозь их изображение («зонную пластинку»), сойдется в точку. Кольца Френеля представляют собой простейшую голограмму – голограмму точки.

103. Видеодиски DVD (ди-ви-ди́, англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск; также англ. Digital Video Disc — цифровой видеодиск) — носитель информации, выполненный в форме диска, имеющего такой же размер, как и компакт-диск, но более плотную структуру рабочей поверхности, что позволяет хранить и считывать больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны и линзы с большей числовой апертурой.

Для считывания и записи DVD используется красный лазер с длиной волны 650 нм. Шаг дорожки — 0,74 мкм, это более чем в два раза меньше, чем у компакт-диска. Записанный DVD, как и компакт-диск — пример дифракционной решётки с периодом, равным шагу дорожки.

104. Атомы, молекулы, фотоны. А́том  — наименьшая химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств^[1]. Атом состоит из атомного ядра и электронов. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: количество протонов определяет принадлежность атома некоторому химическому элементу, а число нейтронов — изотопу этого элемента. Атомы различного вида в разных количествах, связанные межатомными связями, образуют молекулы. Моле́кула— электрически нейтральная частица, состоящая из двух или более связанных ковалентными связями атомов^[1], наименьшая частица химического вещества, обладающая всеми его химическими свойствами^[2]. Фото́н (от др.-греч. φῶς, род. пад. φωτός, «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света). Это безмассовая частица, способная существовать только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. Этому свойству в клас-кой электродинамике соответствует круговая правая и левая поляризация электромагнитной волны.

105. Ядерная модель атома Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных (1903 г.) принадлежит Дж. Томсону. Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной формы радиусом, примерно равным 10–10 м. Положительный заряд атома равномерно распределен по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него (рис. 6.1.1). Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом. Через несколько лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна.

Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Э. Марсденом и Х. Гейгером в 1909–1911 годах. Резерфорд предложил применить зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде радия и некоторых других элементов. Масса α-частиц приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен удвоенному элементарному заряду. В своих опытах Резерфорд использовал α-частицы с кинетической энергией около 5 МэВ (скорость таких частиц очень велика – порядка 107 м/с, но все же значительно меньше скорости света). α-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия. Они были открыты Резерфордом в 1899 году при изучении явления радиоактивности. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов (золото, серебро, медь и др.). Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения α-частиц, может вызвать только тяжелая положительно заряженная часть атома.

106. Опыт Резерфорда От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных α-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами φ к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. При таком распределении положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное отбросить α-частицы назад. Электрическое поле однородного заряженного шара максимально на его поверхности и убывает до нуля по мере приближения к центру шара. Если бы радиус шара, в котором сосредоточен весь положительный заряд атома, уменьшился в n раз, то максимальная сила отталкивания, действующая на α-частицу, по закону Кулона возросла бы в n2 раз. Следовательно, при достаточно большом значении n α-частицы могли бы испытать рассеяние на большие углы вплоть до 180°. Эти соображения привели Резерфорда к выводу, что атом почти пустой, и весь его положительный заряд сосредоточен в малом объеме. Эту часть атома Резерфорд назвал атомным ядром. Так возникла ядерная модель атома. Таким образом, опыты Резерфорда и его сотрудников привели к выводу, что в центре атома находится плотное положительно заряженное ядро, диаметр которого не превышает 10–14–10–15 м. Это ядро занимает только 10–12 часть полного объема атома, но содержит весь положительный заряд и не менее 99,95 % его массы. Веществу, составляющему ядро атома, следовало приписать колоссальную плотность порядка ρ ≈ 1015 г/см3. Заряд ядра должен быть равен суммарному заряду всех электронов, входящих в состав атома. Впоследствии удалось установить, что если заряд электрона принять за единицу, то заряд ядра в точности равен номеру данного элемента в таблице Менделеева.

107. Квантовые постулаты Бора Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) гласит: атомная система может находится только в особых стационарных или квантовых состояниях, каждому из которых соответствует определенная энергия En. В стационарных состояниях атом не излучает. Второй постулат Бора (правило частот) формулируется следующим образом: при переходе атома из одного стационарного состояния с энергией En в другое стационарное состояние с энергией Em излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний:hνnm = En – Em, где h – постоянная Планка. Отсюда можно выразить частоту излучения:

108. Опыты Франка и Герца Опыт Франка — Герца — опыт, явившийся экспериментальным доказательством дискретности внутренней энергии атома. Поставлен в 1913 Дж. Франком и Г. Герцем.

К катоду К и сетке C1 электровакуумной трубки, наполненной парами Hg (ртути), прикладывается разность потенциалов V, ускоряющая электроны, и снимается зависимость силы тока I от V. К сетке C2 и аноду А прикладывается замедляющая разность потенциалов. Ускоренные в области I электроны испытывают соударения с атомами Hg в области II. Если энергия электронов после соударения достаточна для преодоления замедляющего потенциала в области III, то они попадут на анод. Следовательно, показания гальванометра Г зависят от потери электронами энергии при ударе. В опыте наблюдался монотонный рост I при увеличении ускоряющего потенциала вплоть до 4,9 В, то есть электроны с энергией Е < 4,9 эВ испытывали упругие соударения с атомами Hg и внутренняя энергия атомов не менялась. При значении V = 4,9 В (и кратных ему значениях 9,8 В, 14,7 В) появлялись резкие спады тока. Это определённым образом указывало на то, что при этих значениях V соударения электронов с атомами носят неупругий характер, то есть энергия электронов достаточна для возбуждения атомов Hg. При кратных 4,9 эв значениях энергии электроны могут испытывать неупругие столкновения несколько раз.

Таким образом, опыт Франка — Герца показал, что спектр поглощаемой атомом энергии не непрерывен, а дискретен, минимальная порция (квант электро-магнитного поля), которую может поглотить атом Hg, равна 4,9 эВ. Значение длины волны λ = 253,7 нм свечения паров Hg, возникавшее при V > 4,9 В, оказалось в соответствии со вторым постулатом Бора

,где E0 и E1 — энергии основного и возбужденного уровней энергии. В опыте Франка — Герца, E0 — E1 = 4,9 эв.

Артур Комптон, повторив (1922—1923) опыт Франка — Герца, обнаружил, что при V > 4,9 В пары Hg начинают испускать свет с частотой n = DE/h, где DE = 4,9 эВ (h — постоянная Планка). Таким образом, возбуждённые электронным ударом атомы Hg испускают фотон с энергией 4,9 эВ и возвращаются в основное состояние.

109. Электронные оболочки атомов и молекул Протон — тороидальный винтовой вихрь эфира — образует вокруг себя тороидальную винтовую оболочку слабосжатого эфира, которая воспринимается как электрическое поле положительного заряда. Такая система устойчива и может существовать достаточно долго. Если вокруг протона образовался устойчивый пограничный слой, то такая система — нейтрон — тоже устойчива, хотя и менее, чем протон. Однако нейтрон совершенно устойчив в составе атомного ядра, в котором соседние протоны поддерживают устойчивость пограничного слоя нейтрона. Предоставленный сам себе вне ядра нейтрон распадается с периодом полураспада, равным 11,7 ± 0,3 мин [31, 32], создавая протон и электрон Последний образуется из эфира, входящего в состав пограничного слоя нейтрона. Три устойчивых состояния тороидального винтового вихря в газовой среде: протон; нейтрон; атом водорода. Существует еще третье устойчивое состояние протона, при котором вокруг протона организуется вторичный вихрь, в котором полностью замыкается кольцевое вращение среды. Такой вихрь получается, если внешние потоки эфира, ранее замыкавшиеся через центральное отверстие протона, будут замыкаться во вне и образуют винтовую тороидальную оболочку, в которой кольцевое вращение будет иметь то же направление, что и ранее, а тороидальное вращение — противоположное. Взаимная противоположная ориентация кольцевого и тороидального движений создает эффект отрицательной полярности, а поскольку кольцевое движение целиком замыкается внутри этой внешней оболочки и не проникает во внешнюю область, вся система в электрическом отношении оказывается нейтральной. Так образовался атом водорода.

110. Гипотеза де-Бройля

111. Интерференция волн де-Бройля и корпускулярно-волновой дуализм Интерференция волн де Бройля и корпускулярно-волновой дуализм. Опыт показывает, что при прохождении пучка электронов через одно малое отверстие в экране (А или В) пучок испытывает дифракцию, т. е. ведет себя как поток волн де Бройля. Какой будет картина на экране фотопластинки, если на пути пучка электронов в экране будут открыты оба близко расположенных отверстия А я В? Так как почернение фотопластинки вызывается ударами электронов, то можно ожидать, что потемнение усилится в тех местах, где дифракционные пятна от двух отверстий налагаются друг на друг. В действительности наблюдается иная картина с чередованием темных и светлых полос. Результат получается таким же, как в опыте Юнга по наблюдению интерференции света от двух отверстий.

Электрический заряд каждого электрона неделим, каждый электрон проходит только через одно из двух отверстий и попадает только в одну точку на фотопластинке. Другой электрон, попав на близко расположенную точку, может вызвать только дальнейшее потемнение фотопластинки, но не посветление, так как процесс взаимодействия электронов с фотопластинкой необратим. Одно из возможных объяснений интерференции пучка электронов — взаимодействие электронов после их прохождения через два отверстия. Однако В. А. Фабрикант, Л. Г. Биберман, Н. Б. Сушкин в 1949 г. выполнили опыт с пучками электронов такой малой интенсивности, при которой во время полета между отверстиями в экране и фотопластинкой находится лишь один электрон. Поэтому интерференционная картина не является следствием взаимодействия электронов между собой после их прохождения через разные отверстия.

112. Соотношения неопределенностей Гейзенберга

Принцип неопределённости Гейзенбе́рга (или Га́йзенберга) в квантовой механике — фундаментальное неравенство (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих квантовую систему физических наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного поля). Соотношение неопределенностей задаёт нижний предел для произведения среднеквадратичных отклонений пары квантовых наблюдаемых. Принцип неопределённости, открытый Вернером Гейзенбергом в 1927 г., является одним из краеугольных камней квантовой механики.

113. Элементы квантовой механики Слово «квант» происходит от латинского quantum («сколько, как много») и английского quantum («количество, порция, квант»). «Механикой» издавна принято называть науку о движении материи. Соответственно, термин «квантовая механика» означает науку о движении материи порциями (или, выражаясь современным научным языком науку о движении квантующейся материи). Термин «квант» ввел в обиход немецкий физик Макс Планк (см. Постоянная Планка) для описания взаимодействия света с атомами. Квантовая механика часто противоречит нашим понятиям о здравом смысле. А всё потому, что здравый смысл подсказывает нам вещи, которые берутся из повседневного опыта, а в своем повседневном опыте нам приходится иметь дело только с крупными объектами и явлениями макромира, а на атомарном и субатомном уровне материальные частицы ведут себя совсем иначе. Принцип неопределенности Гейзенберга как раз и очерчивает смысл этих различий. В макромире мы можем достоверно и однозначно определить местонахождение (пространственные координаты) любого объекта (например, этой книги). Не важно, используем ли мы линейку, радар, сонар, фотометрию или любой другой метод измерения, результаты замеров будут объективными и не зависящими от положения книги (конечно, при условии вашей аккуратности в процессе замера). То есть некоторая неопределенность и неточность возможны — но лишь в силу ограниченных возможностей измерительных приборов и погрешностей наблюдения. Чтобы получить более точные и достоверные результаты, нам достаточно взять более точный измерительный прибор и постараться воспользоваться им без ошибок.

114. Волновые функции

115. Уравнение ШредингераУравне́ние Шрёдингера — уравнение, описывающее изменение в пространстве и во времени чистого состояния, задаваемого волновой функцией, в гамильтоновых квантовых системах. Играет в квантовой механике такую же важную роль, как уравнение второго закона Ньютона в классической механике. Его можно назвать уравнением движения квантовой частицы. Установлено Эрвином Шрёдингером в 1926 году.

116. Уровни энергии. Представить себе поведение электронов и их взаимодействие с ядром атома и атомом в целом оказывается значительно легче, если перейти от образных понятий оболочек, орбит, траекторий вращения, скоростей и т. п. к понятию уровней энергии. Каждому месту в пространстве, занимаемому вращающимся вокруг собственной оси и вокруг ядра атома электроном, соответствует строго определенный уровень энергии И аахо-диться на том или ином уровне электрон м^жет только в том случае, если количество энергии, отделяющее его от уровня энергии другого электрона, строго равно кванту излучения или целому числу квантов, но ни в коем случае не половине, четверти или любой дробной доле кванта. Расположение электронных оболочек и расстояния от ядра атома определяются не каким-то строгим геометрическим построением, как, например, в кристаллах, а только уровнями энергии электронов, расположенных на данных оболочках. На одном и том же уровне энергии в атоме может находиться не более двух электронов. Для атома любого химического элемента существует ряд устойчивых (стационарных) состояний, в каждом из которых электрон обладает вполне определенным запасом энергии, иначе, находится на определенном энергетическом уровне. Когда атом находится в одном из таких стационарных состояний, он не излучает никакой энергии. Такое излучение возможно только целыми квантами и только в том случае, если электрон возвращается с одной из орбит неустойчивого (возбужденного) состояния атома на орбиту, соответствующую его нормальному, устойчивому состоянию. Энергия излученных квантов света при этом в точности равна разности первоначальной и конечной энергии.

117. Квантовые числа Ква́нтовое число́ в квантовой механике — численное значение какой-либо квантованной переменной микроскопического объекта (элементарной частицы, ядра, атома и т. д.), характеризующее состояние частицы. Задание квантовых чисел полностью характеризует состояние частицы. Некоторые квантовые числа связаны с движением в пространстве и характеризуют пространственное распределение волновой функции частицы. Это, например, радиальное (главное) (nr), орбитальное (l) и магнитное (m) квантовые числа электрона в атоме, которые определяются как число узлов радиальной волновой функции, значение орбитального углового момента и его проекция на заданную ось, соответственно. Некоторые другие квантовые числа никак не связаны с перемещением в обычном пространстве, а отражают «внутреннее» состояние частицы. К таким квантовым числам относится спин и его проекция. В ядерной физике вводится также изоспин, а в физике элементарных частиц появляется цвет, очарование, прелесть и истинность. Квантовые числа — энергетические параметры, определяющие состояние электрона и тип атомной орбитали, на которой он находится. Главное квaнтовое число n определяет общую энергию электрона и степень его удаления от ядра (номер энергетического уровня); оно принимает любые целочисленные значения, начиная с 1 (n = 1, 2, 3, . . .)Орбитальное (побочное или азимутальное) квантовое число l определяет форму атомной орбитали. Оно может принимать целочисленные значения от 0 до n-1 (l = 0, 1, 2, 3,..., n-1). Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы. Орбитали с l = 0 называются s-орбиталями,

l = 1 – р-орбиталями (3 типа, отличающихся магнитным квантовым числом m), l = 2 – d-орбиталями (5 типов), l = 3 – f-орбиталями (7 типов). Магнитное квантовое число m определяет ориентацию орбитали в пространстве относительно внешнего магнитного или электрического поля. Его значения изменяются от +l до -l, включая 0. Например, при l = 1 число m принимает 3 значения: +1, 0, -1, поэтому существуют 3 типа р-АО: рx, рy, рz. Спиновое квантовое число s может принимать лишь два возможных значения +1/2 и -1/2. Они соответствуют двум возможным и противоположным друг другу направлениям собственного магнитного момента электрона, называемого спином (от англ. веретено). Для обозначения электронов с различными спинами используются символы: и .

118. Атом водорода — атом, ядром которого является протон, а электронная оболочка состоит из единственного электрона. Соответствует химическому элементу водород. В общем случае, атом водорода описывается двухчастичной матрицей плотности или двухчастичной волновой функцией. Часто в квантовой механике рассматривается как электрон в электростатическом поле атомного ядра. В этом случае, электрон описывается редуцированной одночастичной матрицей плотности или волновой функцией. Из-за своей простоты как проблема двух тел атом водорода имеет специальное значение в квантовой механике и релятивистской квантовой механике поскольку соответствующие уравнения допускают точное или приближенное аналитическое решения.

119. Основное состояние атома - стационарноеквантовое состояние с наименьшей внутр. энергией. Электроны атома в О. с. заполняют квантовыеуровни (электронные оболочки) согласно Паули принципу. Уровень энергии, <соответствующий О. с., также наз. основным. Для атома с одним электрономво внеш. оболочке он определяется квантовыми числами этого электрона; вато. <мах с неск. эквивалентными электронами О. с. определяется Хундаправилом. Энергия, к-рую необходимо сообщить атому в О. с. для отрываэлектрона из внеш. оболочки, наз. энергией ионизации аналогичная энергия для отрыва электрона из внутр. оболочки наз. энергиейсвязи этой оболочки. О. с. для атома Н обозначается для Не -и т. <д. Взаимодействие атома в О. с. с др. частицами или фотонами можетвызвать квантовый переход в стационарное состояние с большей внутр. энергией;такое состояние наз. возбуждённым.

Изображение справа показывает первые несколько орбиталей атома водорода (собственные функции гамильтониана). Они представляют собой поперечные сечения плотности вероятности, величина которой отражена цветом (чёрный цвет соответствует минимальной плотности вероятности а белый — максимальной). Квантовое число углового момента l обозначено в каждой колонке, используя обычные спектроскопические обозначения (s означает l = 0; p: l = 1; d: l = 2). Главное квантовое число n (= 1, 2, 3…) отмечено справа от каждого ряда. Для всех картин магнитное квантовое число m равно 0, и сечение взято в плоскости — XZ , Z — вертикальная ось. Плотность вероятности в трёхмерном пространстве получается при вращении картинки вокруг оси Z.Основное состояние, то есть состояние самой низкой энергии, в котором обычно находится электрон, является первым, состоянием 1s (n = 1, l = 0). Изображение с большим количеством орбиталей доступно до более высоких чисел n и l. Отметим, наличие чёрных линий, которые появляются на каждой картинке за исключением первой. Они — узловые линии (которые являются фактически узловыми поверхностями в трёх измерениях). Их общее количество всегда равно n − 1, которое является суммой числа радиальных узлов (равного n — l — 1) и числа угловых узлов (равного l).

120. Возбужденные состоянияВОЗБУЖДЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ, энергетич. состояния атомов и молекул и др. квантовых систем, характеризующиеся избыточной по сравнению с осн. состоянием энергией. Согласно принципам квантовой механики, атомы и молекулы устойчивы лишь в нек-рых стационарных состояниях, к-рым отвечают определ. значения энергии. Состояние с наинизшей энергией наз. основным, остальные -возбужденными. Изменение энергии атома при переходе из одного стационарного состояния в другое связано с изменением строения его электронной оболочки. Возбужденные состояния атомов. Образуются из основного состояния при переходе одного или неск. электронов (напр., под действием излучения) с занятых орбиталей на свободные (или занятые лишь одним электроном). Наим. энергиями обладают возбужденные состояния, связанные с переходами во внешних или между внешними электронными оболочками. Более высокие возбужденные состояния возникают при переходе электронов с внутр. оболочек многоэлектронных атомов на внешние (напр., под действием рентгеновского излучения).

121.Спин электрона. Спин  —собственный момент импульса элементарных частиц, имеющий квантовую природу и не связанный с перемещением частицы как целого. Спином называют также собственный момент импульса атомного ядра или атома. Спин измеряется в единицах   и равен   где J — характерное для каждого сорта частиц целое (в том числе нулевое) или полуцелое оложительное число — так называемое спиновое квантовое число, которое обычно называют просто спином.

122.Полный момент импульса атома.

123.Многоэлектронные атомы. Для атомов, содержащих более одного валентного электрона, уравнение Шрёдингера может быть решено лишь приближенно. В приближении центрального поля предполагается, что каждый электрон движется в центрально-симметричном поле, создаваемом ядром и другими электронами. В этом случае состояние электрона полностью определяется квантовыми числами. Электроны в многоэлектронном атоме образуют оболочки, энергии которых растут по мере увеличения квантового числа п. Оболочки с n = 1, 2, 3 ... обозначаются буквами K, L, M ... и т.д. Согласно принципу Паули, в каждом квантовом состоянии не может находиться более одного электрона, т.е. никакие два электрона не могут иметь одинаковый набор квантовых чисел.

124.Заполнение электронных оболочек. Электронная оболочка атома — область пространства вероятного местонахождения электронов, характеризующихся одинаковым значением главного квантового числа n и, как следствие, располагающихся на близких энергетических уровнях. Каждая электронная оболочка может иметь определенное максимальное число электронов. Порядок заполнения электронных оболочек определяется правилом Клечковского, порядок заполнения электронами орбиталей в пределах одного подуровня определяется Правилом Хунда. Электронные оболочки обозначаются буквами K, L, M, N, O, P, Q или цифрами от 1 до 7. Подуровни оболочек обозначаются буквами s, p, d, f, g, h, i или цифрами от 0 до 6. Электроны внешних оболочек обладают большей энергией, и, по сравнению с электронами внутренних оболочек, находятся дальше от ядра, что делает их более важными в анализе поведения атома в химических реакциях и в роли проводника, так как их связь с ядром слабее и легче разрывается.

125.Принцип запрета Паули. При́нцип Па́ули (принцип запрета) — один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии. Принцип Паули можно сформулировать следующим образом: в пределах одной квантовой системы в данном квантовом состоянии может находиться только одна частица, состояние другой должно отличаться хотя бы одним квантовым числом.

126.Периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева.

Классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса. Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.

127.Дуализм света. Под дуализмом в квантовой механике подразумевают двойственную природу частицы как корпускулы и волны. Свет имеет дуалистическую, двойную природу, называемую корпускулярно-волновой. Такие явления, как интерференция и дифракция света, убедительно свидетельствуют о волновой природе света. В то же время закономерности равновесного теплового излучения, фотоэффекта и эффекта Комптона можно успешно истолковать с классической точки зрения только на основе представлений о свете, как о потоке дискретных фотонов. Однако волновой и корпускулярный способы описания света не противоречат, а взаимно дополняют друг друга, так как свет одновременно обладает и волновыми и корпускулярными свойствами. Волновые свойства света играют определяющую роль в закономерностях его интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные — в процессах взаимодействия света с веществом. Чем больше длина волны света, тем меньше импульс и энергия фотона и тем труднее обнаружить корпускулярные свойства света.

128.Квантовая оптика.  называют раздел оптики, занимающийся изучением явлений, в которых проявляются квантовые свойства света. К таким явлениям относятся: тепловое излучение, фотоэффект, эффект Комптона, эффект Рамана, фотохимические процессы, вынужденное излучение и др. Квантовая оптика является более общей теорией, чем классическая оптика. Основная проблема, затрагиваемая квантовой оптикой — описание взаимодействия света с веществом с учётом квантовой природы объектов, а также описания распространения света в специфических условиях. Для того чтобы точно решить эти задачи требуется описывать и вещество (среду распространения, включая вакуум) и свет исключительно с квантовых позиций, однако часто прибегают к упрощениям: одну из компонент системы (свет или вещество) описывают как классический объект.

129.Фотоэлектрический эффект. Явление испускания электронов веществом под действием света. Было открыто в 1887 Г.Герцем, обнаружившим, что искровой разряд в воздушном промежутке легче возникает при наличии поблизости другого искрового разряда. Герц экспериментально показал, что это связано с ультрафиолетовым излучением второго разряда. В 1889 Дж.Томсон и Ф.Ленард установили, что при освещении поверхности металла в откачанном сосуде она испускает электроны. Продолжая эти исследования, Ленард продемонстрировал в 1902, что число электронов, вылетающих в 1с с поверхности металла, пропорционально интенсивности света, тогда как их энергия зависит лишь от световой длины волны, т.е. цвета. Оба эти факта противоречили выводам теории Максвелла о механизме испускания и поглощения света. Согласно этой теории, интенсивность света служит мерой его энергии и, конечно, должна влиять на энергию испускаемых электронов.

130.Законы фотоэффекта. 1-ый закон фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.  2-ой закон фотоэффекта: максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности. 3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν₀ (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν₀, то фотоэффект уже не происходит.

131.Формула Эйнштейна. В 1905 году Эйнштейн нашел связь между массой и энергией. «Масса тела есть мера содержащейся в нем энергии». Так появилось в науке знаменитое соотношение Е =  mc².

E = mc², в которой E — полная энергия, равная сумме энергии покоя и кинетической энергии свободно движущегося тела.

132.Химическое действие света. Фотохимическая реакция - реакция, возбуждаемая действием света. Важнейший природный фотохимический процесс - фотосинтез. Фотосинтез – процесс образования углеводов под действием света с выделением кислорода растениями и некоторыми микроорганизмами. Основная область практического использования - фотография.

133.Световое давление. Давление, производимое светом на отражающие и поглощающие тела, частицы, а также отдельные молекулы и атомы, частный случай пондеромоторного действия света. Гипотеза о световом давлении впервые была высказана немецким учёным И. Кеплером (1619) для объяснения отклонения хвостов комет, пролетающих вблизи Солнца. В 1873 английский физик Дж. К. Максвелл, исходя из эл.-магн. теории, предсказал величину светового давления., которая оказалась исключительно малой даже для самых сильных источников света (Солнце, электрическая дуга). В земных условиях световое давление маскируется побочными явлениями (конвекционными токами, радиометрическими силами), которые могут превышать величину светового давления в тысячи раз. Поэтому измерить величину светового давления было чрезвычайно трудно. Впервые экспериментально измерить световое давление удалось П. Н. Лебедеву в 1899.

134.Эффект Комптона.В 1923 г. Комптон, исследуя рассеяние рентгеновского излучения в различных веществах, обнаружил, что наряду с излучением с первоначальной длины волны имеется излучение с отличной длиной волны. Разность оказалась зависящей только от, образуемого направлением рассеянного излучения с направлением первичного пучка. Все особенности эффекта Комптона можно объяснить, рассматривая процесс рассеяния как процесс упругого соударения рентгеновских фотонов со свободными электронами. Дифракция, интерференция могут быть объяснены с помощью волновой теории. Таким образом, свет обнаружит корпускулярно-волновой дуализм.

Упругое рассеяние световых квантов на свободных электронах, при котором изменяется длина волны света.

получим -- комптоновская длина волны.

135.Теория эффекта Комптона.

Ту же хуйну наверное что и в 134

136.Флуктуация фотонов. Дискретная структура вещества имеет своим следствием статистический характер явлений и законо­мерностей молекулярной физики: в опытах наблюдаются флук­туации частиц вещества, например систематические отклонения давления от среднего значения (броуновское движение). Очевидно, что дискретный характер излучения — его фотонная структура — также должен проявляться в статистике фотонов, т. е. должны наблюдаться флуктуации числа фотонов. 

137.Опыты Боте, Вавилов.Опыт Боте:В 1924 г. В. Боте поставил опыт по наблюдению флуктуаций фотонов рентгеновского излучения. Заметим, что флуктуации можно обнаружить только при малом числе фотонов.  В этом опыте тонкая металлическая фольга Ф освещалась рентгеновскими лучами малой интенсивности, вызывающими в фольге слабую рентгеновскую флюоресценцию (послесвечение). Рентгеновское излучение от фольги попадало на два счетчика ионизирующего излучения Сч1 и Сч2 (счетчики Гейгера). Чувствительность таких счетчиков настолько велика, что они могут регистрировать отдельные рентгеновские кванты. Срабатывая, счетчики приводили в действие механизмы самописцев М1 и М2, делающие отметки на движущейся ленте Л. В результате получено, что отметки на ленте от двух самописцев, связанные с моментами попадания в счетчики рентгеновских квантов, абсолютно случайны. Этот факт можно было объяснить лишь беспорядочным попаданием рентгеновских квантов, рассеиваемых фольгой то в одном, то в другом направлении, тогда как согласно волновым представлениям излучение от источника должно распространяться равномерно во все стороны.

138.Инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение.Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между красным концом видимого света (с длиной волны λ = 0,74 мкм) и микроволновым излучением (λ ~ 1—2 мм).Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 до 740 нм. Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом. Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм, в зелёной части спектра. Ультрафиолетовое излучение  — электромагнитное излучение,занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением. Диапазон условно делят на ближний (380—200 нм) и дальний, или вакуумный ультрафиолет, последний так назван, поскольку интенсивно поглощается атмосферой и исследуется только вакуумными приборами.Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10⁻² до 10³ .

139.Взаимодействие излучения с веществом.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ - сводится к совокупности элементарных процессов рассеяния (упругого и неупругого), поглощения и генерации эл.-магн. излучения. Ниже рассматриваются в основном процессы, приводящие к ослаблению излучения. Поток излучения с частотой v, проходящий через слой вещества, ослабляется из-за поглощения, упругого рассеяния вбок и из-за неупругого рассеяния. В случае оптич. излучения такое ослабление наз. экстинкцией.Взаимодействие фотона с рассеивающей или поглощающей частицей характеризуется эффективным поперечным сечением (ЭПС) s. Его можно определить как отношение вероятности взаимодействия на единице пути dП/dx к концентрации N частиц, с к-рыми происходит взаимодействие: ЭПС зависит от состояния фотонов и частиц до и после взаимодействия. Различают дифференциальное ЭПС, определяемое вероятностью такого взаимодействия, при к-ром фотон и частица из фиксированных начальных состояний переходят в определённые конечные состояния, и полное, или интегральное, ЭПС - результат интегрирования дифференциального ЭПС по всем конечным состояниям. Полное ЭПС имеет размерность площади.

140.Классификация оптических переходов.

Сектор призззз, на барабане!!!!)))))))

p.s. Простите но ответа не нашли…

141.Разрешенные и запрещенные переходы.

НЕту

142.Атомные спектры поглощения и излучения.Атомные спектры, оптические спектры, получающиеся при испускании или поглощении электромагнитного излучения свободными или слабо связанными атомами (например, в газах или парах). Являются линейчатыми, то есть состоят из отдельных спектральных линий, характеризуемых частотой излучения v, которая соответствует квантовому переходу между уровнями энергии E_i и E_k атома согласно соотношению: hv = E_i-E_k где h-постоянная Планка. Спектральные линии можно характеризовать также длиной волны  = c/v (с - скорость света), волновым числом  = v/c и энергией фотона hv. Частоты спектральных линий выражают в с ^-1, длины волн - в нм и мкм, а также в А, волновые числа - в см -1, энергии фотонов - в эВ. Типичные атомные спектры наблюдаются в видимой, УФ- и ближней ИК-областях спектра. Спектры испускания, или эмиссионные, получают при возбуждении атомов различными способами (фотонами, электронным ударом и т.д.), спектры поглощения, или абсорбционные, - при прохождении электромагнитного излучения, обладающего непрерывным спектром, через атомарные газы или пары. Для наблюдения атомных спектров применяют приборы с фотографической или фотоэлектрической регистрацией.

143.Спектры испускания и поглощения. Спектры испускания и поглощения связаны между собой расстоянием между разрешенными уровнями энергии в веществе (или напр. в полупроводнике шириной запрещенной зоны). Только в первом случае электрон перескакивает сверху вниз, а в другом наоборот.  Для их наблюдения нужен прибор (напр. спектрометр), регистрирующий излучение в соответствующем диапазоне частот.

144.Переходы между энергетическими уровнями.

Не плачь малыш, все это снег и пепел).Ответа нету))).

145.Линейчатые, полосатые и непрерывные спектры. Линейчатые спектры, спектры оптические, состоящие из отдельных спектральных линий. Примерами линейчатых спектров могут служить масс-спектры и спектры связанно-связанных электронных переходов атома. Типичны для свободных атомов. Непрерывный спектр — это спектр значений физической величины, в котором в отличие от дискретного спектра значение этой величины определено для каждого собственного состояния системы, причем бесконечно малое изменение состояния системы приводит к бесконечно малому изменению физической величины. примерами непрерывных спектров — спектр электромагнитного излучения нагретого твердого тела и спектр свободно-свободных электронных переходов атома.ПОЛОСАТЫЕ СПЕКТРЫ - оптические спектры молекул и кристаллов. Возникают при электронных переходах в молекулах или межзонных переходах в кристаллах. Полосатые спектры состоят из широких спектральных полос, положение которых характерно для данного вещества. В спектрах простых молекул электронные полосы распадаются на более или менее узкие колебательные полосы и вращательные линии. Полосы сложных молекул чаще сплошные, лишены дискретной структуры. Полосы могут уширяться при различных воздействиях на вещество. Исследования полосатых спектров молекул и кристаллов позволяют получать информацию об их строении.

146.Спектр атома водорода.В 1885 году Бальмеру удалось найти формулу, описывающую распределение спектральных линий видимого спектра водорода:

 если

серия Лаймана;

 серия Бальмера;

 серия Пашена;

 серия Брэккета и т.д.

147.Спектральные серии и ионизационные континуумы.

=(

148.Спектры многоэлектронных атомов.

149.Молекулярные спектры. Молекулярные спектры, спектры испускания и поглощения электромагнитного излучения и комбинации рассеяния света, принадлежащие свободным или слабо связанным молекулам. Имеют вид совокупности полос (линий) в рентгеновской, УФ, видимой, ИК и радиоволновой областях спектра. Положение полос (линий) в спектрах испускания (эмиссионных М. с.) и поглощения (абсорбционных М. с.) характеризуется частотами v (длинами волн l = c/v, где с-скорость света) и волновыми числами  = 1/l; оно определяется разностью энергий Е' и Е: тех состояниймолекулы, между которыми происходит квантовый переход:

(h-постоянная Планка). При комбинац. рассеянии величина hv равна разности энергий падающих и рассеянных фотонов. Интенсивность полос (линий) связана с кол-вом (концентрацией) молекул данного вида, заселенностью уровней энергии Е' и Е: и вероятностью соответствующего перехода.

150.Спектральный анализ.  — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. В зависимости от целей анализа и типов спектров выделяют несколько методов спектрального анализа.  Атомный и молекулярный спектральный анализы позволяют определять элементный и молекулярный состав вещества, соответственно. В эмиссионном и абсорбционном методах состав определяется по спектрам испускания и поглощения. Масс-спектрометрический анализ осуществляется по спектрам масс атомарных или молекулярных ионов и позволяет определять изотопный состав объекта.

151.Равновесное электромагнитное излучение.Излучение равновесное (излучение абсолютно черного тела), электромагнитное излучение, находящееся в термодинамическом равновесии с веществом, испускающим и поглощающим это излучение. Равновесное излучение не зависит от природы излучающего вещества и полностью определяется температурой излучающего тела. Закон распределения энергии в спектре равновесного излучения выведен М. Планком в 1900 году.

152.Принцип детального равновесия.  — общее положение статистики, справедливое для многих случайных (марковских) процессов. Его суть заключается в равенстве вероятностей прямого   и обратного   переходов между дискретными состояниями системы m и n. Марковская цепь, для которой выполняется принцип детального равновесия, называется обратимой. Принцип детального равновесия, в частности, справедлив в приложении к статистической физике и квантовой механике, поскольку он является следствием основных принципов квантовой механики, например, симметрии квантовых уравнений движения относительно обращения времени. В общем случае, принцип детального равновесия можно сформулировать как равенство вероятностей перехода, отнесённых к конечному состоянию.

153.Абсолютно черное тело.  — физическая идеализация, применяемая в термодинамике, тело, поглощающее всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах и ничего не отражающее. Абсолютно чёрных тел в природе не существует, поэтому в физике для экспериментов используется модель. Она представляет собой замкнутую полость с небольшим отверстием. Свет, попадающий внутрь сквозь это отверстие, после многократных отражений будет полностью поглощён, и отверстие снаружи будет выглядеть совершенно чёрным. Но при нагревании этой полости у неё появится собственное видимое излучение.

154.Формула Планка.  — выражение для спектральной плотности мощности излучения абсолютно чёрного тела, которое было получено Максом Планком. Для плотности энергии излучения u(ω,T):

Формула Планка была получена после того, как стало ясно, что формула Рэлея — Джинса удовлетворительно описывает излучение только в области длинных волн. Для вывода формулы Планк в 1900 году сделал предположение о том, что электромагнитное излучение испускается в виде отдельных порций энергии (квантов), величина которых связана с частотой излучения выражением:

Коэффициент пропорциональности   впоследствии назвали постоянной Планка,   = 1.054 · 10⁻²⁷ эрг·с.

155.Закон смещения Вина. Закон Стефана – Больцмана.

В 1893 году Вильгельм Вин, воспользовавшись, помимо классической термодинамики, электромагнитной теорией света, вывел следующую формулу:

• ,

где:  — плотность энергии излучения  — частота излучения

•  — температура излучающего тела  — функция, зависящая только от частоты и температуры.

Закон Стефана — Больцмана — закон излучения абсолютно чёрного тела. Определяет зависимость мощности излучения абсолютно чёрного тела от его температуры. Формулировка закона:

Мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна площади поверхности и четвёртой степени температуры тела:

где   - степень черноты (для всех веществ  , для абсолютно черного тела  ). При помощи закона Планка для излучения, постоянную σ можно определить как

где   — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, c — скорость света. Численное значение   Дж·с⁻¹·м⁻² · К⁻⁴.

156.Оптические свойства поверхностей.

Световые лучи преломляются, поглощаются или отражаются телами. Поверхности из различных материалов характеризуются соотношением между отраженным и поглощенным количеством света. Этим определяется их яркость. Структура поверхности должна быть выразительна и, что особенно важно, легко восприниматься. Различное оптическое воздействие структуры обработанной поверхности очевидно. Речь идет не о различии структуры самого материала, а о свойствах поверхности. Дифференциация возникает вследствие различного отражения или поглощения падающих световых лучей.

157.Коэффициенты поглощения и отражения. Тела, у которых для всех лучей поглощение велико, а отражение и пропускание очень малы, будут черными непрозрачными телами (например, сажа). Для очень белого непрозрачного тела (окись магния) коэффициент r близок к единице для всех длин волн, а коэффициенты a и t очень малы. Вполне прозрачное стекло имеет малые коэффициенты отражения r и поглощения a и коэффициент пропускания t, близкий к единице для всех длин волн; наоборот, у окрашенного стекла для некоторых длин волн коэффициенты t и r равны практически нулю и соответственно значение коэффициента а близко к единице. Различие в значениях коэффициентов a, t и r и их зависимость от цвета (длины волны) обусловливают чрезвычайное разнообразие в цветах и оттенках различных тел. Где a - поглощение, t - отражение и r – пропускание.

158.Индикатор рассеяния. Индикатриса в оптике, векторная диаграмма, изображающая зависимость характеристик светового поля (яркости, поляризации) или оптических характеристик среды (показателей преломления, отражательной способности) от направления. Частным случаем Индикатриса (в оптике) является индикатриса рассеяния, изображающая зависимость интенсивности рассеянного света от угла рассеяния при условии, что падающий свет не поляризован, и оптическая индикатриса в кристаллооптике. Для оптически изотропных сред оптическая Индикатриса (в оптике) — сфера. У кристаллов тригональной, гексагональной и тетрагональной сингонии оптическая Индикатриса (в оптике) — эллипсоид вращения. У кристаллов ромбической, моноклинной и триклинной сингонии — трёхосный эллипсоид. Индикатриса (в оптике) пользуются в тех случаях, когда аналитические выражения соответствующих угловых зависимостей сложны или неизвестны, а также при систематизации экспериментальных данных. Индикатриса рассеяния / (Р) после преобразования ее в соответствующее напряжение поступает в блок 1, где умножается на Р^. Функция / (Р) Р' поступает в блок 2 и дифференцируется по углу р. В блоке 3 производная от этой функции умножается на соответствующее значение функции i^ (р Р) и вводится в интегрирующий блок 4. На выходе интегрирующего блока дискретные значения искомой функции / (р/) фиксируются индикатором 5. Индикатор преобразует выходную ин'формацию в форму, удобную для восприятия оператора.[14, С.126]

159.Чернота и цвет поверхностей.

еrror 404 =( Гугл сломал

160. Закон Кирхгофа. Закон излучения Кирхгофа  —  физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году.

В современной формулировке закон звучит следующим образом:

Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы.

161.Испускание и генерация света веществом.

=(ТОООООООООЛИК!!!!!!

162.Люминесценция.— нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке. Первоначально явление люминесценции использовалось при изготовлении светящихся красок и световых составов на основе так называемых фосфоров, для нанесения на шкалы приборов, предназначенных для использования в темноте. Особого внимания в СССР люминесценция не привлекала вплоть до 1948 года, когда советский учёный С. И. Вавилов на сессии Верховного совета предложил начать изготовление экономичных люминесцентных ламп и использовать люминесценцию в анализе химических веществ В быту явление люминесценции используется чаще всего в люминесцентных лампах «дневного света» и электронно-лучевых трубках кинескопов. На использовании явления люминесценции основано явление усиления света, экспериментально подтверждённое работами В. А. Фабриканта и лежащее в основе научно-технического направления квантовой электроники, конкретно находящее своё применение в усилителях света и генераторах стимулированного излучения (лазерах).

163.Люминесцентный анализ., метод исследования различных объектов, основанный на наблюдении их люминесценции. При люминесцентном анализе наблюдают либо собственное свечение исследуемых объектов (например, паров исследуемого газа), либо свечение специальных люминофоров, которыми обрабатывают исследуемый объект. Аппаратура, применяемая для люминесцентного анализа, содержит источник возбуждения люминесценции и регистрирующее устройство. Чаще всего возбуждают фотолюминесценцию объекта, однако в некоторых случаях наблюдают катодолюминесценцию, радиолюминесценцию и хемилюминесценцию. Фотовозбуждение обычно производится кварцевыми ртутными лампами, причём с помощью светофильтров из их спектра обычно вырезается ультрафиолетовая часть. Кроме ртутных ламп, в качестве источника света в люминесцентном анализе применяют ксеноновые лампы, искры в воздухе, лазеры. Регистрация люминесценции обычно осуществляется визуально или с помощью фотоэлектронных приборов, которые повышают точность  люминесцентного анализа.

164.Принцип работы лазеров. Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»). Таким образом происходит усиление света. Этим явление отличается от спонтанного излучения, в котором излучаемые фотоны имеют случайные направления распространения, поляризацию и фазу.

Генерируемое лазером излучение является монохроматическим (одной или дискретного набора длин волн), поскольку вероятность излучения фотона определённой длины волны больше, чем близко расположенной, связанной с уширением спектральной линии, а, соответственно, и вероятность индуцированных переходов на этой частоте тоже имеет максимум. Поэтому постепенно в процессе генерации фотоны данной длины волны будут доминировать над всеми остальными фотонами. Кроме этого, из-за особого расположения зеркал в лазерном луче сохраняются лишь те фотоны, которые распространяются в направлении, параллельном оптической оси резонатора на небольшом расстоянии от неё, остальные фотоны быстро покидают объём резонатора. Таким образом луч лазера имеет очень малый угол расходимости. Наконец, луч лазера имеет строго определённую поляризацию. Для этого в резонатор вводят различные поляроиды, например, ими могут служить плоские стеклянные пластинки, установленные под углом Брюстера к направлению распространения луча лазера.

165.Фотохимия.— раздел химии, изучающий химические превращения (химия возбужденных состояний молекул, фотохимические реакции), протекающие под действием света в диапазоне от дальнего ультрафиолета до инфракрасного излучения. Законы фотохимии: Фотохимические изменения происходят только под действием света, поглощаемого системой (закон Гротгуса — Дрепера, 1818—1843 гг.). Каждый поглощенный фотон в первичном акте способен активировать только одну молекулу (закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна, 1912 г.).Следующие два закона относятся в основном к фотохимии органических соединений и были сформулированы американским физиком украинского происхождения М. Кашей. При поглощении каждого фотона молекулой имеется определенная вероятность заселения или самого нижнего синглетного (смультиплетностью 1) состояния, либо самого нижнего триплетного (с мультиплетностью 3) состояния. В большинстве органических фотохимических процессов, протекающих в растворах, участвует либо первое возбужденное синглетное, либо первое возбужденное триплетное состояния.

166.Фотография.  — получение и сохранение статичного изображения на светочувствительном материале (фотоплёнке или фотографической матрице) при помощи фотокамеры.Также фотографией или фотоснимком, или просто снимком называют конечное изображение, полученное в результате фотографического процесса и рассматриваемое человеком непосредственно.

167.Вынужденное излучение. Вынужденное излучение, индуцированное излучение — генерация нового фотона при переходе квантовой системы (атома, молекулы, ядра и т. д.) из возбуждённого в стабильное состояние (меньший энергетический уровень) под воздействием индуцирующего фотона, энергия которого была равна разности энергий уровней. Созданный фотон имеет ту же энергию, импульс, фазу и поляризацию, что и индуцирующий фотон (который при этом не поглощается). Оба фотона являются когерентными.

168.Инверсная заселенность. Среду с инверсной заселенностью энергетических уровней, обеспечивающую усиление распространяющегося в ней излучения, принято называть активной средой.  В химических лазерах инверсная заселенность возникает в продуктах химических реакций, протекающих при воздействии на реагирующие вещества разряда, излучения или просто при их смешивании или нагреве. В отсутствие обновления рабочей смеси химические лазеры могут работать лишь в импульсном режиме. В этих лазерах инверсная заселенность создается за счет химических процессов; при этом в излучение преобразуется часть энергии, выделяющейся в экзотермических реакциях. В результате реакций могут возбуждаться любые степени свободы молекул-продуктов: поступательные, вращательные, колебательные и электронные, причем для газовой среды типичным случаем является возбуждение первых двух. При газодинамическом способе инверсная заселенность среды получается за счет различных времен релаксации верхнего и нижнего лазерных уровней, происходящей при резком расширении предварительно нагретого рабочего тела с равновесной заселенностью уровней. Он отличается от других способов возбуждения тем, что преобразование тепловой энергии в энергию излучения осуществляется непосредственно, без использования электрической энергии. Благодаря возможности получения больших расходов смеси газодинамический способ накачки используется при создании технологических лазеров повышенной мощности.  Другим методом получения инверсной заселенности является применение вспомогательного излучения, которое создает избыточную по сравнению с равновесной концентрацию атомов ( или других частиц) на верхних энергетических уровнях.

169.Устройство и работа твердотельных лазеров.Твердотельные лазеры на люминесцирующих твёрдых средах  (диэлектрические кристаллы и стёкла). В качестве активаторов обычно используются ионы редкоземельных элементов или ионы группы железа Fe. Накачка оптическая и от полупроводниковых лазеров, осуществляется по трёх- или четырёхуровневой схеме. Современные твердотельные лазеры способны работать в импульсном, непрерывным и квазинепрерывном режимах.

170.Лазеры на органических красителях. Лазеры на красителях. Тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор флюоресцирующих с образованием широких спектров органических красителей. Лазерные переходы осуществляются между различными колебательными подуровнями первого возбуждённого и основного синглетных электронных состояний. Накачка оптическая, могут работать в непрерывном и импульсном режимах. Основной особенностью является возможность перестройки длины волны излучения в широком диапазоне. Применяются в спектроскопических исследованиях.

171.Газовые и газодинамические лазеры. Газовые лазеры — лазеры, активной средой которых является смесь газов и паров. Отличаются высокой мощностью, монохроматичностью, а также узкой направленностью излучения. Работают в непрерывном и импульсном режимах. В зависимости от системы накачки газовые лазеры разделяют на газоразрядные лазеры, газовые лазеры с оптическим возбуждением и возбуждением заряженными частицами (например, лазеры с ядерной накачкой, в начале 80-х проводились испытания систем противоракетной обороны на их основе, однако, без особого успеха), газодинамические и химические лазеры. По типу лазерных переходов различают газовые лазеры на атомных переходах, ионные лазеры, молекулярные лазеры на электронных, колебательных и вращательных переходах молекул и эксимерные лазеры. Газодинамические лазеры — газовые лазеры с тепловой накачкой, инверсия населённостей в которых создаётся между возбуждёнными колебательно-вращательными уровнями гетероядерных молекул путём адиабатического расширения движущейся с высокой скоростью газовой смеси (чаще N₂+CO₂+He или N₂+CO₂+Н₂О, рабочее вещество — CO₂).

172.Лазеры непрерывного действия, импульсные лазеры.

Несмотря на общность механизма реакции, импульсные и непрерывные лазеры работают по-разному. В лазерах импульсного действия инициирование реакции H2+F2 достигается исключительно за счет внешнего воздействия, например, в результате бомбардировки молекул фтора быстрыми электронами, поступающими из ускорителя. Обладая высокой проникающей способностью, электроны однородно возбуждают большой объем активной среды. В некоторых лазерах разложение фтора осуществляется путем воздействия на смесь световых импульсов или электрического разряда. Развитие химических лазеров непрерывного действия идет, в основном, по двум направлениям: создания лазеров с тепловым инициированием реакции и разработки чисто химических лазеров с использованием вспомогательного реагента. В лазерах с тепловым инициированием реакции необходимый для поджига химически активный атомарный фтор получают при термической диссоциации молекул F2 в плазмотронном нагревателе.ЛАЗЕР (оптический квантовый генератор) (аббревиатура слов английской фразы: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление света в результате вынужденного излучения) , источник оптического когерентного излучения, характеризующегося высокой направленностью и большой плотностью энергии. Существуют газовые лазеры, жидкостные и твердотельные (на диэлектрических кристаллах, стеклах, полупроводниках; см. Лазерные материалы). В лазере происходит преобразование различных видов энергии в энергию лазерного излучения. Главный элемент лазера - активная среда, для образования которой используют: воздействие света, электрический разряд в газах, химические реакции, бомбардировку электронным пучком и другие методы "накачки". Активная среда расположена между зеркалами, образующими оптический резонатор. Существуют лазеры непрерывного и импульсного действия Лазеры получили широкое применение в научных исследованиях (в физике, химии, биологии и др.), в практической медицине (хирургия, офтальмология и др.), а также в технике (лазерная технология). Лазеры позволили осуществить оптическую связь и локацию, они перспективны для осуществления управляемого термоядерного синтеза.

173.Свойства лазерного излучения. Основные свойства лазерного излучения Понятие монохроматичности характеризует ширину спектра излучения. Чем ширина спектра меньше, тем выше монохроматичность излучения. Когерентность Понятие когерентности излучения характеризует меру согласования между фазами волн, образующими данное излучение. Два пучка называются когерентными, если разность фаз между волнами остается постоянной за время наблюдения.  Свойство временной когерентности излучения лазеров используется в оптоэлектронных приборах для приема и передачи информации. Чем короче волна, тем больший объем информации может быть передан.  Направленность Направленным является излучение, которое распространяется в пределах небольшого телесного угла. Высокая направленность обеспечивает максимальную плотность энергии на выходе прибора. Для различных типов лазеров характерны следующие значения направленности: 1)· газовые лазеры — единицы угловых минут;2)· твердотельные лазеры — до нескольких десятков угловых минут;3)· полупроводниковые лазеры — до десятков градусов. С целью снижения расходимости лазерного луча используются оптические коллиматоры. Интенсивность Понятие интенсивности характеризует такие фотометрические величины, как сила излучения, яркость и т.д. Чем больше значения этих величин, тем выше интенсивность излучения.

174.Применение лазеров в технике, медицине и научных исследованиях. В технике лазеры нашли применения, как в военной сфере(лазерное оружие, целеуказатели, система обнаружения и т.д.), так и промышленной(лазерная сварка, плавка, закалка, маркировка, гравировка и т.д.). В медицине лазеры используются в хирургии, коррекции зрения, стоматологии, диагностики заболеваний и удаление опухолей.В науке лазеры используют, для измерения расстояния в космосе до объектов, фотохимия, спектроскопия, термоядерный синтез, лазерное намагничивание, охлаждение и т.д.