ЦИРКУЛЯЦИЯ СКОРОСТИ

ЦИРКУЛЯЦИЯ СКОРОСТИ

       

кинематич. характеристика течения жидкости или газа, к-рая служит мерой завихренности течения. Ц. с. связана с вращением элементарного объёма жидкости (газа) при его деформации в процессе движения. Если скорости всех жидких ч-ц, расположенных на нек-рой замкнутой кривой длиной l, направлены по касательной к этой кривой и имеют одну и ту же численную величину v, то Ц. с. определяется равенством Г=vl, как, напр., в случае прямолинейного вихря, т. е. плоскопараллельного течения жидкости, при к-ром все её ч-цы движутся по концентрич. окружности с центрами на оси вихря. В общем случае

где криволинейный интеграл берётся по замкнутой кривой L, vt — проекция скорости на касательную к этой кривой, ds — элемент длины кривой, vx, vy, vz — проекции скорости на координатные оси, х, у, z — координаты точек кривой.

Если Ц. с. по любому замкнутому контуру, проведённому внутри жидкости, равна нулю, то течение жидкости будет безвихревым, или потенциальным течением. Если же Ц. с. по нек-рым контурам будет отлична от нуля, то течение жидкости будет либо вихревым в соответственных областях, либо безвихревым, но с неоднозначным потенциалом скоростей (область течения неодносвязна, т. е. в ней имеются замкнутые твёрдые границы, напр. быки моста в реке). В последнем случае Ц. с. по всем контурам, охватывающим одни и те же границы, имеет одно и то же значение. Ц. с. широко используется как характеристика течений идеальной (без учёта вязкости) жидкости (см. ЖУКОВСКОГО ТЕОРЕМА). Для вязкой жидкости Ц. с. всегда отлична от нуля и со временем изменяется вследствие диффузии вихрей.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ЦИРКУЛЯЦИЯ СКОРОСТИ

-кинематич. характеристика течения жидкости или газа, служащая мерой завихренности течения. Ц. с. представляется криволинейным интегралом по замкнутой кривой L от произведения проекции скорости u. на касательную к кривой на элемент длины этой кривой ds:

где u- модуль скорости, u_x, u_y и u_z- проекции скорости на оси координат, d _х, d_y и d_z - проекции направленного элемента dr дуги L на те же оси. По Стокса формуле Ц. с. связана с потоком вихря w = rot u. через произвольную поверхность S, опирающуюся на кривую L, равенством

Согласно кинематич. теореме Томсона (Кельвина), индивидуальная, или субстанциональная, производная по времени от Ц. с. по жидкому (состоящему всё время из одних и тех же частиц) замкнутому контуру равна циркуляции ускорения по тому же контуру (точка над буквой - символ индивидуальной производной по времени):

Если Ц. с. равна нулю по любому контуру, проведённому внутри жидкости, то течение жидкости - безвихревое, или потенциальное, и потенциал скоростей - однозначная ф-ция координат. Если же Ц. с. по нек-рым контурам отлична от нуля, то течение жидкости либо вихревое в соответственных областях, либо безвихревое, но с неоднозначным потенциалом скоростей (область течения многосвязная). В случае потенц. течения в многосвязной области Ц. с. по всем контурам, охватывающим одни и те же твёрдые границы, имеет одно и то же значение. Ц. с. широко используется как характеристика течений идеальной (без учёта вязкости) жидкости. По динамич. теореме Томсона (Кельвина) Ц. с. по замкнутому жидкому контуру остаётся постоянной во время движения, если, во-первых, жидкость является идеальной, во-вторых, давление (газа) жидкости зависит только от плотности, в-третьих, массовые силы потенциальны, а потенциал однозначен. Для вязкой жидкости Ц. с. со временем изменяется вследствие диффузии вихрей. При плоском циркуляц. обтекании контура идеальной несжимаемой жидкостью, при к-ром скорость на бесконечности отлична от нуля, воздействие жидкости на контур определяется по Жуковского теореме и прямо пропорционально значению Ц. с., плотности жидкости и значению скорости потока на бесконечности. При плоском обтекании идеальной жидкостью крыла с острой задней кромкой величина Ц. с. определяется Чаплыгина - Жуковского постулатом. При обтекании крыла конечной размаха, хорда к-рого в плане меняется, Ц. с. вдоль размаха крыла также меняется.

Лит. см. при ст. Механика. Л. Г. Лойцянский.

С -ЧЁТНОСТЬ - то же, что зарядовая чётность.

СО ₂ -ЛАЗЕР- газовый лазер, к-рый генерирует и усиливает эл.-магн. излучение на переходах между колебат. уровнями осн. электронного состояния молекулы двуокиси углерода. Генерация получена на большом числе (неск. тысяч) колебательно-вращат. переходов в ср. ИК-диапазоне (рис. 1). Мощность генерации в непрерывном режиме достигает сотен кВт, энергия излучения в импульсном режиме- десятков кДж, кпд генерации - до 15-20%.

Рис. 1. Огибающие интенсивностей колебательно-вра щательных переходов основных полос для изотопов CO₂.

СО ₂ -л. широко применяются в таких областях, как технология обработки материалов, лазерный УТС, научные исследования, селективная лазерная химия, лазерная термохимия и разделение изотопов, исследование окружающей среды, локация, связь и др.

Впервые генерация на молекулах CO₂ получена К. Пате-лом (С. К. N. Patel) в 1964 путём смешения углекислого газа с потоком молекул N₂, возбуждённых в газовом разряде.

Молекула CO₂ линейна и в изотопических модификациях с одинаковыми атомами кислорода симметрична. В осн. электронном состоянии при l=0уколебат. состояний, симметричных по отношению к перестановке атомов кислорода, вращат. квантовые числа J чётные, у антисимметричных состояний - нечётные.

Рис. 2. Схема нескольких нижних колебательных уровней основной изотопической модификации (¹²C¹⁶O₂) молекулы CO₂. Стрелками обозначены некоторые лазерные перехо ды; наиболее сильные из них -с уровня 00⁰1 на уровни 10⁰0 и 02⁰0.

Энергии некоторых лазерных колебательных уровней ¹²C ¹⁶Oи Длины волн l переходов между ними

* Генерация была получена также на всех полосах секвен ции 00°u10⁰u-1 и 00°u02⁰u-1 при u<6.

Поэтому в осн. полосах 9,4 мкм и 10,4 мкм (см. табл. и рис. 2) и соответствующих полосах секвенции (00°u10⁰u- 1,02⁰u- 1) существуют только переходы P- и R -ветви (JJ-1) и (JJ+1), J- вращательное квантовое число ниж. уровня перехода (см. Молекулярные спектры).[В обозначениях уровней квантовые числа u₁u^l₂u₃ соответствуют числам квантов симметричного, деформационного и антисимметричного типов колебаний молекул (мод); число l связано с вырождением деформационной моды и определяет величину момента импульса колебательного движения, направленного вдоль оси молекулы.] При |l|0 ограничений по чётности J нет, причём J>=1, в колебательно-вращат. спектре присутствуют также переходы Q -ветви JJ ["горячие" полосы (01¹113¹0, 11¹0), длинноволновые переходы]. Если атомы кислорода в молекуле относятся к разным изотопическим модификациям, то также нет ограничений по чёт-ности J и в колебательно-вращат. спектре присутствуют переходы всех трёх ветвей независимо от величины l.

Принцип действия СО ₂ -л. можно объяснить с помощью известной в квантовой электронике4-уровневой схемы с учётом особенностей кинетики колебат. уровней молекул. Ниж. уровни колебат. мод в первом приближении можно рассматривать как расположенные эквидистантно по энергии состояния гармонических осцилляторов. При столкновениях одинаковых молекул переходы между уровнями одной моды имеют резонансный характер и происходят с частотой, как правило, значительно превышающей частоты накачки и столкновительной дезактивации. Вследствие этого устанавливается больцмановское распределение населённостей этих уровней, характеризуемое колебат. темп-рой моды. Термодинамически неравновесный характер состояния молекул проявляется в отличии темп-р мод друг от друга и от темп-ры поступательных и вращат. степеней свободы молекул. Процессы преобразования энергии, в ходе к-рых образуется инверсная населённость, происходят между блоками уровней, принадлежащих к отд. модам. Энергии переходов между компонентами мультиплетов с отличающимся на единицу числом квантов деформационной моды не равны кванту этой моды, но различаются не слишком сильно. При темп-pax, характерных для большинства режимов работы СО ₂ -л., распределение населённостей уровней смешанных мод, пренебрегая неэквидистантностью, можно считать больцмановским с общей темп-рой.

Осн. процессы, определяющие населённости лазерных уровней молекул CO₂, показаны на рис. 3. Уровень 00⁰1 относится к блоку уровней антисимметричной моды, уровни 10⁰0 и 02⁰0 - к блоку уровней смешанных мод.

Лазер работает следующим образом. Источник накачки возбуждает с частотой P₀₄ колебания молекул -накопителей энергии, в качестве к-рых чаще всего используют молекулы азота.

Столкновительная дезактивация колебаний азота протекает очень медленно. Кванты колебаний N₂ и антисимметричной моды CO₂ почти одинаковы. Между N₂ и CO₂ происходит быстрый резонансный обмен квантами с частотами W₄₃ и W₃₄, и энергия возбуждения передаётся антисимметричной моде, в т. ч. на верх. лазерный уровень. Столкновительная дезактивация этой моды идёт с частотой W₃₂, при этом энергия переходит в колебания смешанных мод и частично в тепловую. Под действием излучения между лазерными уровнями происходят индуцированные переходы с частотой R₃₂. Столкновительная дезактивация смешанных мод происходит с частотой W₂₀, при этом энергия колебаний переходит в тепловую. Если W₂₀>> W₃₂, то возникает эффект "узкого горла": колебания молекул азота и антисимметричной моды CO₂ возбуждаются значительно сильнее, чем колебания смешанных мод. Населённости ниж. лазерных уровней остаются почти не отличающимися от тепловых и оказываются меньшими населённости верх. лазерного уровня, т. е. возникает инверсная населённость. Накачка СО ₂ -л. может производиться разл. способами. В общем случае источник накачки может возбуждать с частотами P₀₃ и P₀₂ антисимметричную и смешанные моды, а также дезактивировать моды с частотами P₂₀, Р₃₀ и P₄₀ соответственно.

Вследствие больцмановского распределения населённо-стей уровней мод инверсная населённость одновременно образуется и на большом числе переходов, соответствующих полосам секвенции и "горячим" полосам. Усиление на этих переходах значительно меньше, и для получения генерации на них в резонатор лазера вносят частотно-селективные потери, посредством к-рых подавляется генерация на более сильных переходах.

Благодаря большой скорости обмена квантами между антисимметричной модой и азотом релаксация запасённой в этих модах энергии происходит совместно. Эфф. время такой релаксации превышает обратную частоту релаксации антисимметричной моды:

где p- соответствующие парциальные давления. В смесях CO₂ с азотом эффекта "узкого горла" не возникает. Чтобы обеспечить выполнение условия W₂₀ >> W₃₂, в смесь добавляют компоненты, к-рые ускоряют релаксацию смешанных мод, но мало влияют на дезактивацию антисимметричной моды. Лучше всего этому требованию удовлетворяют атомы гелия, к-рые обычно входят в состав лазерных смесей. В нек-рых случаях с этой целью в состав смеси добавляют водяной пар или водород.

Газоразрядные СО ₂ -л. Наиб. распространение получила накачка СО ₂ -л. в газовом разряде. Этот способ накачки отличается высокой эффективностью преобразования электрич. энергии в энергию колебаний молекул азота и антисимметричной моды CO₂, возможностью регулирования мощности накачки в довольно широких пределах, надёжностью и доступностью аппаратуры (см. также Газоразрядные лазеры). Высокая эффективность газоразрядной накачки обусловлена рядом причин. Сечения возбуждения колебат. уровней азота электронным ударом велики и имеют резонансный характер. Энергии электронов, соответствующие максимумам сечений этих процессов, близки к ср. энергии электронов в тлеющем разряде в лазерных смесях. Сечения возбуждения колебат. уровней CO₂ электронным ударом тоже велики, их максимумы находятся в припоро-говой области, где энергия электронов несколько превышает энергию квантов колебаний мод. Учитывая, что квант колебаний деформационной моды примерно втрое меньше кванта колебаний азота, осн. доля мощности, в типичных условиях 70-85%, расходуется в разряде на возбуждение колебаний азота и антисимметричной моды.

Газоразрядные СО ₂ -л. непрерывного действия. В процессе накачки в активной среде выделяется значит. мощность, что приводит к повышению её темп-ры. Величина t _эфф при этом быстро уменьшается. В результате с ростом мощности накачки населённость верх. лазерного уровня сначала растёт, достигает максимума и затем

уменьшается. Населённость ниж. лазерного уровня с ростом темп-ры экспоненциально растёт. Вследствие этого существует оптимальная плотность мощности накачки, при превышении к-рой инверсная населённость начинает уменьшаться из-за перегрева газа. При оптимальной плотности мощности накачки темп-pa составляет 400-500 К. При темп-ре более 700-800 К инверсная населённость исчезает. Чтобы не допустить перегрева активной среды, необходимо обеспечить эфф. теплоотвод. Теплоотвод может производиться за счёт теплопроводности к охлаждаемым стенкам разрядной трубки либо конвективным способом посредством замены отработавшей порции газа. По способу теплоотвода различают СО ₂ -л. с диффузионным и конвективным охлаждением (СО ₂ -ЛДО и СО ₂ -ЛКО).

Типовая схема простейшего СО ₂ -ЛДО показана на рис. 4. Мощность генерации СО ₂ -ЛДО можно оценить из следующих соображений. Если W- мощность, h - эл.-оп-тич. кпд генерации, L- длина, R- поперечный размер газоразрядной трубки, DT -допустимый перепад темп-ры между центром и стенками трубки, -коэф. теплопроводности лазерной смеси, то

откуда . Эл.-оптич. кпд включает в себя кпд накачки h _н, к-рый показывает, какая часть электрич. мощности, поступающей в разряд, расходуется на возбуждение колебаний молекул азота и антисимметричной моды CO₂, квантовый кпд h _кв0,41, равный отношению энергии квантов излучения и накачки, кпд генерации h _гeн и геометрический коэф. заполнения активного объёма излучением h _зап: h= h _нh _квh _генh _зап. Величина h _зап при хорошем согла-совании объёмов разряда и мод резонатора может составлять 0,6-0,8, но часто гораздо меньше. При условии, что коэф. прозрачности выходного зеркала оптич. резонатора выбран оптимальным по мощности генерации, , где b-приходящаяся на единицу длины величина потерь на полный обход резонатора за исключением потерь на излучение во внеш. пространство, - показатель усиления. В целом h достигает 10-15%. Величина погонной мощности не превышает 50-70 Вт/м. Соответствующая этому ограничению плотность мощности накачки оказывается примерно на порядок меньше пороговой, при к-рой возможно развитие неустойчивости разряда. Чтобы увеличить мощность лазера, применяют длинные трубки (до 10-20 м). Для уменьшения габаритов трубки разделяют на секции длиной 2-4 м. Мощность СО ₂ -ЛДО обычно не превышает 500-1000 Вт. Для повышения погонной мощности применяют разряды щелевой или кольцевой геометрии либо помещают большое число трубок (N )в общий резонатор. В первом случае погонная мощность может быть увеличена в H/d раз (H- ширина, d- толщина щели). Во втором случае возможно N -крат-ное увеличение погонной мощности сборки. Мощность таких лазеров достигает 10 кВт.

Важным в практич. отношении свойством СО ₂ -ЛДО оказывается возможность длит. эксплуатации без замены газа (т. н. отпаянные лазеры). Срок службы определяется скоростью взаимодействия продуктов плазмохим. реакций

Важным в практич. отношении свойством СО ₂ -ЛДО оказывается возможность длит. эксплуатации без замены газа (т. н. отпаянные лазеры). Срок службы определяется скоростью взаимодействия продуктов плазмохим. реакций с конструкционными материалами активного элемента лазера. Совр. технологии изготовления активных элементов обеспечивают срок службы 30000 ч.

Рис. 5.

Конвективный теплоотвод производят двумя способами: прокачивают газ вдоль обычных газоразрядных трубок или поперёк разрядного промежутка (рис. 5). В случае ( а) направления оптич. оси резонатора, потока газа и протекания тока параллельны. В случае ( б )эти направления взаимно перпендикулярны. При продольной прокачке скорость теплоотвода возрастает по сравнению с теплопроводностью в отношении 1 +t _диф/t _конв, где t _диф - время диффузии на величину радиуса трубки, t _конв - время пролёта газа через трубку. При интенсификации теплоотвода на порядок допустимому нагреву газа будет соответствовать плотность мощности накачки, близкая к порогу неустойчивости разряда в трубке. Погонная мощность генерации в случае продольной прокачки может быть увеличена до 500-1000 Вт/м. T. к. длина трубок определяется требуемой интенсификацией теплоотвода, мощность таких лазеров пропорц. числу трубок и обычно не превышает 2-5 кВт.

В лазерах с поперечной прокачкой происходит преим. конвективный теплоотвод. Существует много конструкций газоразрядных камер, объем к-рых может достигать десятков литров. Погонная мощность определяется высотой и длиной разрядной камеры в направлении потока и макс. плотностью мощности накачки, при к-рой ещё возможно в данной конструкции камеры поддерживать устойчивый разряд. Для большинства конструкций эта величина лежит в пределах 2-5 Вт/см ³. Мощность лазеров такого типа составляет 5-20 кВт. На рис. 6 показан общий вид одного из таких лазеров (ТЛ5М) мощностью 5 кВт. Он разработан в Научно-исследовательском центре по технол. лазерам РАН. Наиб. высокие энергетич. параметры достигаются при применении газоразрядных камер, в к-рых разряд поддерживается за счёт внеш. ионизации пучком быстрых электронов. В этом случае плотность мощности накачки достигает десятков Вт/см ³, мощность излучения - десятков кВт. Независимо от типа газоразрядных СО ₂ -л. показатель усиления в непрерывном режиме составляет, как правило, 0,5-1 м ^-1.

Импульсные газоразрядные СО ₂ -л. работают при повышенном давлении рабочей смеси (обычно атмосферном), но генерация получена и при давлениях в несколько десятков атмосфер. Разработаны методы, позволяющие поддерживать устойчивое горение тлеющих разрядов в больших объёмах при повышенном давлении. Существует множество вариантов методов возбуждения, но все они могут быть отнесены к одному из двух типов разрядов. В первом из них в объёме разряда УФ- или рентг. излучением создаётся нач. концентрация электронов порядка 10⁴-10⁸ см ^-3. Затем прикладывается электрич. поле, достаточное для лавинной ионизации молекул. Она продолжается до тех пор, пока не будет достигнута концентрация электронов, при к-рой разряд переходит в стадию квазистационарного горения. На этой стадии происходит осн. вклад энергии. По своему типу такой разряд относится к самостоятельным. Второй тип разряда - несамостоятельный. Он протекает при условии, что пучком электронов с энергией 100-300 кэВ в объёме создаётся и поддерживается в течение всего импульса накачки концентрация электронов 10¹¹ -10¹⁴ см ^-3. Энергия в разряд вкладывается за счёт внеш. электрич. поля, не достаточного для ионизации молекул. К преимуществам этого метода относятся возможности выбора оптимальной величины электрич. поля для колебат. возбуждения азота и антисимметричной моды, оптимального (по энергии излучения) состава рабочей смеси и возможность регулировки длительности импульса в широких пределах. Недостатки-сложность установки в изготовлении и эксплуатации, её высокая стоимость.

На рис. 7 показана одна из удачных схем предионизации - излучением импульсного разряда вдоль поверхности диэлектрика. В этой схеме применяют электроды, профиль к-рых подобран так, чтобы обеспечить однородное электрич. поле в промежутке, и генератор высоковольтных импульсов с удвоением напряжения, коммутация в к-ром производится разрядниками. Сбоку от электродов находятся пластинки из плексигласа и стекла. После подачи напряжения на электроды токи смещения замыкаются через пластинки на электрод вдоль поверхности стекла. УФ-излучение возникающего при этом поверхностного разряда создаёт во всём объёме межэлектродного промежутка нач. ионизацию. Схема позволила получить однородный разряд при расстоянии между электродами до 10 см и уд. энергии излучения 40-60 Дж/л. Столь высокие показатели обычно получают только в сиcтемах с электронным пучком. Объём разряда в установках с УФ-предионизацией достигает неск. литров, энергия излучения- неск. сотен джоулей при длительности импульса ок. 1 мкс.

На рис. 8 показано поперечное сечение разрядной камеры лазера с ионизацией электронным пучком. Её важнейший элемент - импульсный диод (электронная пушка) - ускоритель электронов. Катод диода может быть термоэмиссионным, холодным с автоэлектронной эмиссией или плазменным. Плотности тока быстрых электронов от неск. А/см ² до неск. мА/см ² при длительности импульса от долей мкс до неск. десятков мкс. Диод отделён от разрядной камеры окном из тонкой титановой фольги. Междуэлектродный промежуток в установках подобного типа достигает 35 см, объём разряда - сотен л, энергия импульсов излучения - неск. кДж.

Показатель усиления в импульсных газоразрядных СО ₂ -л. обычно составляет от 1,5 до 3-4 м ^-1. Импульсные СО ₂ -л. успешно работают при давлениях до 10-15 атм. При давлении более 5-7 атм ударное уширение становится примерно равным интервалу между колебательно-вра-щат. линиями полос. Это позволяет получить плавную перестройку частоты во всём диапазоне, показанном на рис. 1. В непрерывном режиме применение трубок диаметром 1-2 мм (т. н. волноводные лазеры) даёт возможность работать при давлении до 0,2-0,4 атм и существенно расширить диапазон перестройки частоты за счёт ударного уширения линий.

Газодинамические СО ₂ -л. Накачка СО ₂ -л. может производиться за счёт тепловой энергии. В этом случае лазер является тепловой машиной, непосредственно преобразующей теплоту в когерентное излучение. При нагреве газа возбуждаются поступательные, вращательные и в меньшей степени - колебательные степени свободы молекул. Если газ резко охладить, то энергия колебат. степеней свободы может быть на нек-рое время "заморожена". Для быстрого охлаждения применяют сверхзвуковое истечение газа через сопла. Лазеры, в к-рых используют такой метод получения инверсной населённости, называют газодинамическими лазерами (ГДЛ). Время охлаждения т* можно оценить по высоте критич. сечения сопла h* и скорости звука в нём с*,t*~h*/ с*. Если т _эфф>т*, но W₂₀t*>1, то при истечении энергия колебаний азота и антисимметричной моды CO₂ будет "заморожена", а энергия смешанных мод успеет перейти в тепловую. После расширения в газе в течение нек-рого времени будет существовать инверсная населённость. Для ускорения релаксации смешанных мод в рабочую смесь ГДЛ добавляют в небольшом кол-ве водяной пар. Условие образования инверсии в ГДЛ накладывает жёсткие ограничения на размер сверхзвуковых сопел. Они должны быть весьма миниатюрными, с высотой критич. сечения всего в неск. десятых мм. Чтобы получить значит. расход газа, применяют решётки из щелевых или конических сопел. Число сопел в решётках может достигать неск. сотен. Рабочую смесь ГДЛ получают в качестве продуктов сгорания топлив либо заранее приготовленную смесь нужного состава нагревают в теплообменниках, электрич. током в плазмотронах, в ядерных реакторах, в концентраторах солнечной энергии. ГДЛ представляют собой крупные энергетич. установки. Описан пример реализации ГДЛ с расходом рабочей смеси 14 кг/с и мощностью излучения до 150 кВт. Вероятно, существуют и более крупные установки. Первоначально создание ГДЛ мотивировалось в осн. военными целями, но они могут успешно применяться и в технологиях отраслей тяжёлой промышленности. На рис. 9 изображён ГДЛ, установленный в одном из цехов Череповецкого металлургич. комбината. Он разработан в Ин-те высоких температур РАН.

Определённым недостатком ГДЛ является низкий (<1%) кпд, связанный с неселе. <ктивностью тепловой накачки. Оценить мощность ГДЛ можно из следующих соображений. Учитывая, что рабочая сместь ГДЛ на 98-99% состоит из CO₂ и азота, при темп-ре нагревателя T₀. на единицу массы газа приходится энергия колебаний молекул азота и антисимметричной моды CO₂

где q = 3380 К-характеристическая темп-pa антисимметричной моды, R - универсальная газовая постоянная, m-молекулярная масса. Мощность генерации составит , где h _с - кпд сопла, равный отношению энергии, запасённой в колебаниях молекул азота и антисимметричной моды CO₂ после расширения в сопле, к величине -массовый расход газа. Остальные обозначения приведены выше при оценке мощности газоразрядных лазеров. Величина h _с зависит от высоты критич. сечения сопла, его геометрии и качества изготовления, состава смеси, T₀ и ряда др. факторов и может достигать 0,4-0,5. В оптимальных условиях при T₀=1200-1300 К величина W/. составляет 8-12 кВт/(кг/с). Она очень сильно зависит от T₀. Осн. усилия при разработках ГДЛ были направлены на её повышение. Однако это связано с большими технол. трудностями.

Химические СО ₂ -л. Накачка СО ₂ -л. может производиться непосредственно за счёт хим. энергии тех реакций, к-рые протекают с большой скоростью с высоким выходом колебательно возбуждённых молекул. Примером такой реакции является взаимодействие фтора с водородом или дейтерием. Фтористый дейтерий быстро обменивается энергией с антисимметричной модой CO₂. При этом образуется инверсная населённость. На рис. 10 показана схема хим. СО ₂ -л. В камеру сгорания по отд. трубопроводам подаются реагенты. Закись азота добавляют, чтобы получить активный атомарный фтор, к-рый затем вступает в реакцию с дейтерием, образуя колебательно возбуждённые молекулы (см. также Химический лазер). Известны примеры реализации таких лазеров (пре-им. для военных целей) с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями продуктов реакций.

Лит.: Соболев H. H., Соковиков В. В., Оптические квантовые генераторы на CO₂, "УФН", 1967, т. 91, в. 3, с. 425; Тычин-ский В. П., Мощные газовые лазеры, там же, с. 389; Карлов H. В., Конев Ю. Б., Импульсные СО ₂ -лазеры высокого давления, в кн.: Справочник по лазерам, пер. с англ., под ред. A. M. Прохорова, т. 1, M., 1978; Веденов А. А., Физика электроразрядных СО ₂ -лазеров, M., 1982; Карлов H. В., Лекции по квантовой электронике, 2 изд., M., 1988; Голубев В. С.. Лебедев Ф. В., Физические основы технологических лазеров, M., 1987; Очкин В. H., Волноводные газовые лазеры, M., 1988; Виттеман В. Дж., СО ₂ -лазер, пер. с англ., M., 1990. Ю. Б. Конев. В. H. Очкин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.