Здавалка
Главная | Обратная связь

Історія виникнення лазера



Вступ

Лазер.… Кожен з нас, напевне, багато про нього чув, чи навіть читав у фантастичних романах. А дехто – навіть бачив, хоча б на фотографіях, чи в фантастичних кінофільмах. Хто з нас, переглядаючи пригодницько-фантастичні фільми, не мріяв стати космічним рятівником з «бластером» в руках, або захисником всесвіту і разом з лицарями-джедаями вміло використовувати лазерний меч проти ворогів, чи не захоплювався величчю та силою лазерної установки в кінофільмі «Гіперболоїд інженера Гаріна».

Комусь, можливо, в цьому - нічого цікавого: трубка чи коробочка, з якої виходить тоненький промінь, іноді зелений чи синій, частіше – червоний.

 

Одним словом, щось схоже на ліхтар. Але, виявляється, ліхтар цей непростий, і промінь також не звичайний. Він може виліковувати сліпоту, миттєво просвердлити отвір в алмазі і розкроїти шовкову найтоншу тканину чи з ювелірною точністю розкроїти величезний і товстий сталевий лист. В руках майстра лазер — високопродуктивний, точний и потужний інструмент. Ну а в поєднанні з комп’ютером він стає просто незамінним в автоматизованому виробництві, адже це найдосконаліший засіб ідентифікації продукції. Надписи, нанесені лазером, не зітреш ані спиртом, ані часом.

Він безболісно заміняє свердло в стоматологічному кабінеті, створює голографічні ефекти, розсікає людську плоть без пролиття крові й багато іншого, що властиве цьому фантастичному променю.

Одним з найбільших досягнень науки й техніки ХХ століття, поряд з іншими відкриттями, є створення генераторів індукованого електромагнітного випромінювання – лазерів.

Лазер ( LASER — Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, підсилення світла за допомогою вимушеного випромінювання) — пристрій для генерування або підсилення монохроматичного світла, створення вузького пучка світла, здатного поширюватися на великі відстані без розсіювання, яке характеризується великою густиною енергії (1016 Вт/см² для високоенергетичних лазерів). Під монохроматичним світлом розуміють сукупність фотонів, які виділяються джерелом випромінювання, що мають практично однакову довжину хвилі. Промінь лазера може бути безперервним, з постійною амплітудою, або імпульсним, досягаючи дуже великих потужностей.

Існують газові лазери, рідинні та на твердих тілах (діелектричних кристалах, склі, напівпровідниках). В лазері має місце перетворення різних видів енергії в енергію лазерного випромінювання. Головний елемент лазера — активне середовище, для збудження якого використовують: вплив світла, електричний розряд у газах, хімічні реакції, бомбардування електронним пучком та інші методи «накачування». Активне середовище розташоване між дзеркалами, які утворюють оптичний резонатор.

 

 

Історія виникнення лазера

Історія винаходу лазера розпочалася в 1916 році з припущення... А саме: Альберт Ейнштейн створив теорію взаємодії випромінювання з речовиною, з якої витікала принципова можливість створення квантових підсилювачів і генераторів електромагнітних хвиль. Проте, перша спроба експериментально виявити індуковане випромінювання була в 1928 році Ланденбургом. Він, вивчаючи негативну дисперсію світла, сформулював умови виявлення індукованого випромінювання. Це його перевага над поглинанням (умова інверсії), відмітивши, що для цього потрібне спеціальне вибіркове збудження квантової системи.

До 50-х років були тільки передумови створення лазера, поки в 1955 році вчені Микола Басов (1922-2001, вчений фізик, доктор фізико-математичних наук, Академік АН СРСР) і Олександр Прохоров (1916-2002, вчений фізик, доктор фізико-математичних наук, Академік АН СРСР) не розробили квантовий генератор - підсилювач мікрохвиль за допомогою індукованого випромінювання, активним середовищем якого є аміак.

Винахід лазера, що використовує аміак як активне середовище, дозволило американським вченим Чарльзу Таунсу (нар. 1915 р. очолює фізичний відділ Каліфорнійського Унівесистету, США) і Артуру Шавлову (1921-1999, американський фізик, лауреат Нобелівської премії з фізики у 1981 р.) через два роки почати розробку принципів лазера. Олександр Прохоров, працюючи паралельно в тому ж напрямі, в 1958-му використав для створення лазера оптичний резонатор Фабрі-Перо ( названий на честь французьких фізиків Шарля Фрбрі та Альфреда Перо), який являє собою два співвісних, паралельних та повернутих один до одного дзеркала, одне з яких є напівпрозорим.

Співробітник дослідницького центру фірми Hughes, американський фізик Теодор Мейман (1927-2007, американській фізик, доктор філософії з фізики, власник та засновник компанії «Корад Корпорейшн», яка стала провідним розробником та виробником потужних лазерів), ґрунтуючись на роботах М.Басова, О.Прохорова і Ч.Таунса, у травні 1960 р. сконструював та продемонстрував перший імпульсний лазер на рубіні з довжиною хвилі в 0,6943 мкм. У лазері використовувався охолоджений рідким азотом рубіновий стрижень довжиною близько 4 см і діаметром 5 мм. Посріблені торці активного елемента служили дзеркалами, одне із яких було напівпрозорим. Енергію в кристал накачувала потужна імпульсна лампа. Потік фотонів високої енергії переводив атоми хрому в збуджений стан. На одному з рівнів атоми затримуються в середньому на 0,003 секунди. За цей період частина атомів встигає мимовільно випромінювати фотони. Їх потік, багаторазово пробігаючи між дзеркалами, змушує всі збуджені атоми випромінювати кванти світла. В результаті народжується світловий спалах - лазерний імпульс потужністю в десятки тисяч ват.

Через півроку в лабораторіях корпорації IBM запрацював інфрачервоний лазер на фториді кальцію з добавкою іонів урану. Це був унікальний прилад, який працював лише при температурі рідкого водню і не набув застосування на практиці.

Нарешті, в грудні 1960 року дослідники з Bell Laboratories А. Джеван, У.Беннетт і Д.Херріот продемонстрували перший у світі газовий лазер на суміші гелію і неону. Цей лазер випромінював червоне світло вже не імпульсами, а безупинно. Суміш газів виявилася настільки добре підібраною, що гелієво-неонові лазери і дотепер залишаються найпоширенішими джерелами когерентного світла, хоча й від безлічі інших газів і парів вдавалося домогтися випромінювання. Енергію в газову суміш накачує тліючий електричний розряд. Колір променя залежить від складу газу або пари, на якому лазер працює. Аргон, наприклад, дає синій колір, криптон - жовтий, ксенон і пари міді зелений, а вуглекислий газ і пари води невидимі тестові (інфрачервоні) промені.

У 1964 році М.Басов, О. Прохоров і Ч.Таунс отримали Нобелівську премію по фізиці " За фундаментальні роботи в області квантової електроніки, що привели до створення генераторів і підсилювачів, ґрунтовані на принципі мазера і лазера».


 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.