История лазера. Научное издание
Шрифт:
Оптические считыватели информации в торговле
В настоящее время в каждом супермаркете и в большинстве магазинов используется система чтения универсального кода. Лазерная система читает код, записанный на товарах в виде системы линий (штрих-код). Преимущества этой системы в ускорении контроля цен и уменьшения ошибок при расчетах очевидны. Лазерный свет направляется на картину символов, последовательности параллельных линий, черных и белых разной толщины. Он частично отражается, и его интенсивность оказывается промоделированной этой последовательностью линий. Отраженный
Применения в строительстве
Очень часто лазер используется для проверки прямизны зданий. Способность лазерного пучка, по своей природе, распространяться прямолинейно сразу же дает такую возможность. Трудность была лишь в том, чтобы иметь достаточно компактный лазер, работающий в непрерывном режиме в видимом диапазоне. Таким лазером стал красный He-Ne-лазер. В конце 1960-х гг. системы с этим лазером использовались при прокладке туннеля в Сан-Франциско. После этого одна из фирм, производящая He-Ne-лазеры, желая привлечь покупателей к новой технике, стала окрашивать свои изделия в яркий желтый цвет, так что они стали выглядеть как обычное оборудование, применяемое в строительстве.
Подобные лазерные системы стали применяться РІ топографических измерениях, для прокладки дренажных труб Рё выравнивания РёС… наклона, труб, используемых РІ сельском хозяйстве для орошений. Такие лазеры также используются РїСЂРё прокладке РґРѕСЂРѕРі. РЎ РёС… помощью направляются тяжелые машины, подготавливающие РіСЂСѓРЅС‚ Рё укладывающие покрытие РґРѕСЂРѕРіРё. Точность РїСЂРё ручном контроле РЅРµ превышает 2 СЃРј, Р° РїСЂРё автоматическом контроле может быть доведена РґРѕ 5 РјРј. Рскривления РјРѕРіСѓС‚ быть аккуратно проконтролированы РїРѕ вертикали Рё РїРѕ горизонтали.
Атмосфера
Лазеры позволяют изучать атмосферу. Устройство, используемое для этого, называется лидаром. В лидаре, также как и в радаре, регистрируется и измеряется свет, рассеянный в обратном направлении молекулами или частицами (аэрозолями, каплями воды и др.) в атмосфере. В простейшей системе регистрируется свет, пришедший обратно, и по нему идентифицируется наличие в атмосфере водяных капель, облаков, частиц дыма и др. Таким способом можно получить профили изменения концентраций по высоте, а также изменения их во времени. При использовании лидара, работающего на двух разных длинах волн, можно также обнаружить и измерить концентрацию определенного газа. Одна длина волны подбирается для полосы поглощения этого газа, а другая располагается в области прозрачности. Разумеется, в этом случае возвращенные сигналы будут различными (непоглощенный сигнал будет сильнее). По разности сигналов можно обнаружить искомый газ и измерить его концентрацию. Такие лидары называются DIAL (лидар с разностным поглощением). Они были установлены в некоторых городах для измерения загрязняющих примесей, таких, как пестициды, дым (смог), и газов SO2, O3, NO2, NO, выбрасываемых в атмосферу промышленными предприятиями.
Загрязнение атмосферы РіРѕСЂРѕРґРѕРІ имеет типичные источники. РРјРё обычно являются выхлопные газы, Р° также выбросы предприятий Рё результат сжигания отходов. Контроль Рё идентификация всех этих загрязнений необходимо для понимания РёС… происхождения Рё для принятия мер РїРѕ РёС… уменьшению.
В Европе были проведены мероприятия по измерению
Такие измерения показали, что топографические и метеорологические условия часто играют более важную роль, чем интенсивность выделения загрязнений: в узких улицах с медленным движением загрязнение сильнее, чем в широких, проветриваемых магистралях даже с интенсивным движением.
Летом 1994 г. в Афинах Европейским Сообществом была проведена кампания для выявления фотохимических и метеорологических процессов, которые ответственны за летние туманы в этой области. Была установлена существенная роль химических реакций между NO, образующимся при автомобильном движении, и NO2 и озоном.
Важным применением лидаров является измерение концентрации РѕР·РѕРЅР° (O3) РІ стратосфере над Антарктикой Рё Арктикой. Знание концентрации Рё распределения РѕР·РѕРЅР° РІ атмосфере имеет важное значение как для проблемы загрязнений, так Рё для химических процессов РІ тропосфере. Концентрация РѕР·РѕРЅР° влияет РЅР° климат РёР·-Р·Р° экранирования ультрафиолетового солнечного излучения Рё термических Рё химических равновесий РІ стратосфере. Дело РІ том, что РѕР·РѕРЅ, присутствующий РІ верхних слоях атмосферы, поглощает солнечное ультрафиолетовое излучение, которое имеет вредное биологическое действие, тем самым слой РѕР·РѕРЅР° защищает поверхность Земли РѕС‚ чрезмерного воздействия вредного ультрафиолета. Хорошо известно, что РІ течение последних нескольких лет наблюдалось постоянное уменьшение толщины РѕР·РѕРЅРѕРІРѕРіРѕ слоя над полюсами (С‚.РЅ. озоновая дыра). Рта дыра получается РІ результате химических реакций СЃ некоторыми летучими продуктами, связанными СЃ индустрией (например, газ фреон, используемый РІ холодильниках, или РІ аэрозольных баллончиках). Вертикальное распределение РѕР·РѕРЅР°, которое определяет развитие дыры РІ пространстве Рё РІРѕ времени, было измерено СЃ помощью лидаров.
Лидар может быть использован для измерений скорости ветра, что необходимо для метеорологии Рё разработок моделей климата, Р° также для измерения скорости аэрозолей, дыма Рё РїСЂ. Р’ этом случае используется эффект Доплера, заключающийся РІ малых изменениях частоты света, испускаемого движущимися телами, или отраженного РѕС‚ РЅРёС…. Рзмеряя эти изменения частоты отраженного (рассеянного РІ обратном направлении) света тем или иным СЃРїРѕСЃРѕР±РѕРј, можно получить информацию Рѕ скорости. Соответствующий инструмент называется доплеровским лидаром.