Реферат: Історія розвитку сучасної обчислювальної техніки. Роль інженерної діяльності у появленні та розвитку новітньої техніки та технології

У 1954-1955 р. радянські вчені М.Г. Басов та А.М. Прохоров, та майже одночасно з ними американці Ч. Таунс, Д. Гордон та Х. Цайгер, а також канадець Дж. Вебер запропонували новi методи генерації та підсилення електромагнітного випромінювання ПВЧ діапазону.

Завдяки високій стабільності частоти випромінюваних коливань молекулярні ПВЧ генератори стали використовуватися у службі часу, астрономії та навігації для утворення первинних еталонів частоти та часу – атомних та молекулярних часів, помилка ходу яких не перевищує однієї секунди за декілька тисяч poкiв.

Використання квантових підсилювачів у апаратурі дальнього радіозв’язку, радіотелескопах та радіолокаторах привело до значного підвищення дальності дії цих виробів.

Квантові генератори використовують при роботі запаси внутрішньої енергії атомів та молекул речовини. Їх дія заснована на ефекті підсилювання електромагнітних коливань при змушеному (індуцірованому) випромінюванні атомів та молекул під впливом зовнішнього електромагнітного поля.

Цю ідею уперше виказав ще у 1917 р. А. Ейнштейн й вона (ця ідея) залишилась біля сорока років у області теоретичних припущень.

Дослідження, які були проведені у кінці 50-х років радянськими вченими на чолі з М.Г.Басовим, установили принципову можливість генерації та посилення квантовими приборами електромагнітних коливань інфрачервоного та видимого діапазонів хвиль оптичного спектру. До аналогічних висновків у ті же роки прийшли американські вчені Ч. Таунс та А. Шавлов.

2.2 Поява перших лазерів

Перший імпульсний квантовий генератор оптичного діапазону хвиль (оптичний квантовий генератор або лазер) на кристалі синтетичного рубіна, який випромінював червоний світ, був створений у США у кінці I960 р. Т. Мейманом, а у 1961 р. у США з'явився перший газовий оптичний генератор (ОКГ) безперервної дії на cyмiшi iнepтниx газів гелія та неона, який був створений В. Беннетом, А. Джаваном, Д. Гарріотом.

Роком пізніше у СРСР та США були одночасно створені напівпроводникові квантові генератори оптичного діапазону хвиль на арсеніді галія.

Створення лазарів є найкрупнішим досягненням сучасної науки. Воно послужило поштовхом для бурхливого розвитку квантової електроніки, яка займається у кінцевому підсумку створенням квантових приборів для використання у різних областях науки та техніки.

За фундаментальні дослідження у області електроніки, які привели до створення квантових генераторів та посилювачів сантиметрового та оптичного діапазонів волн у 1964 poцi була присуджена Нобелівсъка премія з фізики радянським вченим М.Г. Басову та А.М. Прохорову разом з американським вченим Ч. Таунсом.

Зразу ж після появлення лазери визвали до себе великий інтерес збоку спеціалістів різних областей науки та техніки завдяки таким своїм властивостям, як монохроматичність (однокольоровість). Монохроматичність випромінювання лазерів обумовлена надзвичайно високою спектральною щільністю енергії їх випромінювання, яка відповідна щільності eнepгiї випромінювання джерела, що має температуру близько 1010 °К (для порівняння відмітимо, що температура сонця приблизно рівняється 6000 °К)

У 1962-1964 роках були створені перші зразки різних пристроїв, у яких використовувались лазери системи зв'язку, дальноміри, локатори, свердлильні та зварювальні станки, медичні прибори та інше. 3 кожним роком практичне використання лазерів у різних галузях промисловості розширюється. Цей процес постійно прискорювався до останнього десятиріччя й у нашій країні. За кордоном лазери відтворюють чудеса; їх взяли на озброєння також військові.

Появлення лазерів, які дають випромінювання великої потужності, відкрило широкі можливості для розробки нових, більш довершених технологічних галузей народного господарства.

Для відтворення технологічних процесів використовуються установки з лазерами різних типів.

2.3 Вклад радянських та американських вчених у створенні нових методів генерації та підсилення електромагнітного випромінювання

Дія випромінювання лазера на речовину міститься у передачі eнepгії його квантів атомам та молекулам тонкої поверхневої верстви оброблюваної речовини завтовшки менш довжини хвилі випромінювання. При цьому кінетична енергія мікрочастки зростає, і, отже, зростає температура опромінювальноі ділянки речовини. Значний зріст температури речовини у мicтi цього опромінення викликає інтенсивне випарювання матеріалу.

Ця властивість імпульсних твердотілих лазарів дала можливість виявити де можливо їх використовувати:

а) пропалювання ("свердління») відтулин малого діаметру у тонких металевих пластинах завтовшки до 0,1 мм та у деталях з феррітiв, алмазу, рубіну та т.п. твердих матеріалів;

б)різання твердих та зварювання (паяння )тугоплавких матеріалів;

в) прорізка щілин шириною у одиниці та десятки одиниць мікрон та нанесення штрихів на шкали.

У СРСР та США перші лазери використовувались для свердління різних матеріалів.

Дуже важлива технологічна операція, яка була ефективно розв'язана за допомогою лазерної установки – це виготовлення фільтрів з великою кількістю відтулен (до 1500 шт.).

У деяких випадках виявилося, що виготовити фільтру другим способом було не можливо.

У 70-80-ті роки радянські інженери зробили велику кількість лазерних установок для промислового призначення, які, незважаючи на невелике значення к.к.д., у енергетичному відношенні виявляються дуже вигідними при обробці таких поверхтвердих матеріалів, як, наприклад, алмаз. Зараз інженери та вчені працюють над значним поліпшенням к.к.д. лазерів, що зробить їx економічно вигідними для оброблення різних матеріалів.

Але крім промислового застосування сучасні лазери успішно використовують для передачі великих потоків інформації, які зв’язані з розвитком сучасного суспільства.

Активними споживачами апаратури на лазерах у останні роки стають медицина та біологія.

3 великим ycпixoм за допомогою лазера та ЕОМ медики зараз лікують зір людей. Це досягається завдяки тому, що лазер утворює пляму надзвичайно малого діаметру. Завдяки цьому цей промінь стає таким, як тонкий інструмент для проведення ювелірних операцій.

Лазерний промінь під час операції може пробивати, зварювати, випалювати кості та м'які тканини живого організму.