💥 Первый лазер был изобретён американским физиком Теодором Майманом 16 мая 1960 года в исследовательской лаборатории Хьюза (Hughes Research Laboratories). Майман создал лазер вопреки мнению многих учёных, которые были уверены, что рубин не годится в качестве рабочей среды. 7 июля 1960 года на специально созванной пресс-конференции Майман объявил о создании лазера и рассказал о возможных областях его применения — связь, медицина, военная техника, транспорт, высокие технологии. Особенности конструкции:
▪️ В качестве активной среды — кристалл искусственного рубина ( оксид алюминия Al₂O₃ с небольшой примесью хрома Cr ).
▪️ Из кристалла был изготовлен стержень в виде цилиндра диаметром 1 и длиной 2 см, который в процессе работы подвергался облучению излучением импульсной газоразрядной лампы.
▪️ Резонатором служил резонатор Фабри-Перо, образованный серебряными зеркальными покрытиями, нанесёнными на торцы стержня.
▪️ Лазер работал в импульсном режиме, излучая свет с длиной волны 694,3 нм.
▪️ Майман предложил принцип накачки рабочего тела — короткими вспышками света от лампы-вспышки.
▪️ Зеркальные покрытия на торцах кристалла создавали положительную обратную связь, чтобы усилитель стал генератором.
▪️ Расчёты Маймана показали, что атомы хрома в кристалле рубина имеют подходящую систему энергетических уровней, которая делает возможной генерацию лазерного излучения.
▪️ Первый лазер Маймана стал отправной точкой для развития лазерных технологий. Лазеры стали незаменимыми инструментами в физике, химии, биологии и других научных дисциплинах, позволили учёным проводить более точные эксперименты и измерения.
▪️ Лазеры стимулировали дальнейшие исследования и инновации в области оптики и фотоники, привели к разработке новых типов лазеров, увеличению мощности и эффективности.

Импульсные лазеры мощнее непрерывных в плане мощности:
▫️Непрерывные лазеры характеризуются постоянной выходной мощностью, которая может достигать десятков киловатт. Это делает их идеальными для задач, требующих высокой мощности на протяжении длительного времени, таких как лазерная резка или сварка металлов.
▫️Импульсные лазеры работают иначе — они передают энергию в короткие, мощные вспышки. Это делает их менее энергоёмкими, поскольку импульсы могут достигать высокой пиковой мощности при минимальном общем энергопотреблении. Такой подход позволяет выполнять точные, деликатные работы, не перегревая материал.

Таким образом, для крупных производств, где необходима высокая мощность и стабильность, лучше подойдут непрерывные лазеры, а для точных задач, таких как микросварка, очистка поверхности или гравировка, рекомендуется использовать импульсные лазеры. #лазер #техника #science #физика #physics #производство

💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты

💥 Лазерная резка

🔦 Лазерная сварка с разной формой луча

💥 Лазерное скальпирование микросхемы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Наплавка гребного винта лазерной сваркой ⚙️

Лазерная наплавка — метод нанесения нового слоя металла на деталь или заготовку с помощью сфокусированного лазерного излучения в среде защитного газа. Применяется для восстановления гребного винта — устранения эрозионных разрушений лопастей, которые возникают из-за коррозии и износа в морской воде.

Процесс наплавки гребного винта лазерной сваркой включает несколько этапов:
1. Подготовка поверхности — изношенный слой металла удаляют до чистового с помощью механической обработки (токарной, фрезерной или шлифовальной).
2. Выбор материала — для наплавки используют специальный металлический порошок или сплав, выбор зависит от свойств детали, условий эксплуатации и требований к восстановлению.
3. Лазерное воздействие — мощный лазерный луч фокусируется на поверхности, энергия лазера нагревает поверхность до температуры плавления, создавая «ванну расплава».
4. Наплавка материала — металлический порошок или проволока подаются на плавящуюся поверхность, материал моментально плавится и сливается с базовой поверхностью, образуя новый металлический слой.
5. Контроль нанесения — процесс контролируется с высокой точностью, позволяя равномерно наносить слой материала и достичь желаемых геометрических характеристик.
6. Охлаждение — после наплавки деталь быстро остывает, что предотвращает коробление и разупрочнение основного металла.
7. Финишная обработка — проточка, шлифовка или фрезерование для достижения нужной геометрии и шероховатости.

Специалисты отмечают, что лазерная наплавка позволяет увеличить срок службы гребного винта — наплавленный слой превосходит основной металл по физико-механическим свойствам, исключаются поры и несплавления. Однако есть и ограничения: заниженная мощность излучения (менее 1,4 кВт) может привести к образованию внутренних структурных дефектов (пор, несплавлений), а высокая мощность (более 2,2 кВт) — к дефектам структуры, перегревая ванну расплава. #лазер #техника #science #физика #physics #производство

💥 Первый лазер

💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты

💥 Лазерная резка

🔦 Лазерная сварка с разной формой луча

💥 Лазерное скальпирование микросхемы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚙️ Что это такое и зачем используется?

Это гибкая связь между двумя вращающимися частями: стартер и двигатель, например.

Если вы хотите передавать крутящий момент между двумя нефиксированными, почти параллельными, несоосными осями, то выгодно использовать гибкие ремни.

▪️ Первоначально нет чистого крутящего момента, поэтому форма муфты определяется тем, что каждая полоса действует как пружина, и они действуют друг против друга.
▪️ Когда приводной двигатель начинает вращаться, крутящий момент становится наибольшей силой, поэтому муфта закручивается вверх.
▪️ Когда он достигает рабочей скорости, центростремительная сила лент становится наибольшей, поэтому средние части снова выскакивают.

Преимущества: отличная изоляция между двигателем и нагрузкой, относительно высокий КПД при использовании постоянной угловой скорости/крутящего момента, очень простой и легкий ремонт.

Проблемы: Максимальная крутящая нагрузка пропорциональна модулю Юнга лент, а также пределу прочности на разрыв. Медленная реакция.

Гибкая подвижная муфта (гибкая, подвижная, компенсирующая) — это устройство, которое позволяет валам немного смещаться относительно друг друга, но при этом обеспечивает их надёжное соединение. Такие муфты компенсируют угловые, осевые и радиальные смещения валов, а также гасят вибрации и удары, возникающие при работе механизмов. #механика #физика #техника #physics #двигатель #engine #maths #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😵‍💫 Спиральный водяной насос

Водяной насос со спиральной трубой является методом откачки воды с подливным водоподъемным колесом, которое имеет лопатку, соединенную со спиральной трубой. По мере поворота колеса, лопатка обеспечивает спиральную трубу либо водой, либо воздухом. Давление от гидростатического напора, вырабатываемого водяным столбом, обеспеченного лопаткой, добавляется к давлению от предыдущих лопаток, и, таким образом, при повороте колеса увеличивается давление воды с каждым поворотом спирали. Основная характеристика спирального водяного насоса состоит в том, что он может откачивать воду без необходимости в электричестве или топливе. Он работает на энергии расхода воды. После сооружения, спиральный водяной насос способен выталкивать воду на высоту до 30 метров (горизонтальный толчок) и на расстояние до 70 метров (вертикальный толчок). Толчок воды (насколько вода будет вытолкнута горизонтально или вертикально) зависит от размера колеса Спирального Водяного Насоса, и сколько труб уложено вокруг колеса.

Спиральный водяной насос: Когда колесо вращается при помощи гидроэнергии, «заглатывание» обеспечивает поступление воды или воздуха в трубу при каждом
вращении. Сочетание воды и воздуха в трубе создает увеличенное давление при каждом вращении колеса. Данное созданное давление позволяет воде выталкиваться на определенную высоту.

😓 Самый интересный подвох: если в центре такого насоса гидравлическая нагрузка, а сами трубки очень узкие, то вода может поступать плохо из-за эффекта поверхностного натяжения. Наглядный пример посмотрите в видео. #гидростатика #опыты #физика #механика #physics #science #гидродинамика #изобретения

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚛️ 6 красивых физических опытов и их объяснение от Physics.Math.Code💤

▪️ Сложение колебаний динамика и прямолинейного потока вода, в результате которого получается бегущая волна около синусоидальной формы. Однако волна в некоторые моменты времени как будто замирает в воздухе. Связано это со стробоскопическим эффектом: частота камеры иногда точно совпадает с частотой колебаний динамика, в результате подвижная струя кажется неподвижной. Стробоскопический эффект при съёмке заключается в иллюзии неподвижности быстро движущихся тел.

▪️Неодимовый магнит может использоваться для сбора железной стружки благодаря высокой силе притяжения, которая характерна для этого типа магнитов. Стружка, особенно железосодержащая, притягивается к магниту, что позволяет улавливать её в разных областях. Магнит притягивает ферромагнитные частицы (железо, сталь). Цветные металлы и неметаллические загрязнения остаются незамеченными. Для очистки моторного масла от мелкой металлической стружки, которая образуется из-за трения деталей двигателя. Магнит размещают снаружи корпуса масляного фильтра, в области прохождения масла. Стружка притягивается и удерживается, предотвращая её дальнейшее циркулирование по системе.

▪️Уменьшение объема тела тесно связано с уменьшением его момента инерции J = (2/5) × m × r² (для сферы). Закон сохранения момента импульса гласит, что если момент внешних сил, действующих на механическую систему относительно центра оси, равен нулю, то момент импульса системы относительно этого центра с течением времени не изменяется. Если момент импульса L = J ×ω сохраняется, то при уменьшении момента инерции J (сжатие проволочного каркаса), частота вращения будет увеличиваться.

▪️ Рёбра жёсткости (складки) способны сделать бумагу твёрдой — они придают листу прочность, который не выдерживает в форме ровного прямого листа. Это происходит, если лист сложить так, чтобы получились рёбра жёсткости. Например: Сложить лист «гармошкой» — создаёт большое количество рёбер жёсткости. Рёбра жёсткости направляют деформацию «по сложному» пути. Например, если лист согнули под углом 90 градусов, напряжения, которые возникают в материале, распространяются не в продольной плоскости, а в поперечной. В этой плоскости согнуть лист сложнее, так как нужно разорвать межмолекулярные связи.

▪️Гироскопический эффект и прецессия — понятия, связанные с поведением вращающихся объектов, в частности гироскопов. Эти термины объясняют, как ось вращения гироскопа сохраняет направление в пространстве, а при внешнем воздействии ось не меняет направление сразу, а начинает плавно описывать движение. Гироскопический эффект — это способность быстро вращающегося тела удерживать своё положение в пространстве в плоскости своего вращения. Прецессия — это движение оси вращения гироскопа вокруг другой оси. Сила тяжести действует на гироскоп, создавая момент силы, который пытается заставить его опрокинуться. Однако гироскоп прецессирует, и ось его вращения остаётся направленной вверх. Если ось быстро вращающегося гироскопа слегка отклонить от вертикали, то она начнёт прецессировать вокруг вертикального положения, то есть совершать вращательное движение по поверхности конуса.

▪️Когда один шар сталкивается с цепочкой из нескольких одинаковых шаров, налетающий шар обменивается скоростью со вторым шаром, второй — с третьим и так далее. В результате все шары, кроме последнего, будут находиться в покое, а последний шар отскочит ровно с той же самой скоростью, с которой двигался налетающий шар. Это происходит благодаря закону сохранения импульса, согласно которому суммарный импульс системы тел до взаимодействия равен суммарному импульсу этой системы тел после взаимодействия.
#физика #physics #science #видеоуроки #наука #опыты #эксперименты #механика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib