Kdo je izumil laser? Dejstva in teoretična utemeljitev

Glavno vprašanje, na katerega se danes odgovarja: kdo je izumil laser? Tudi tukaj je kratka teoretična utemeljitev in razlogi za ustvarjanje takega uporabnega pripomočka.

Uporaba laserja

Sodobno življenje je nepredstavljivo brez majhnih snopov koherentnega sevanja, ki ga proizvaja laser. Njegova stvaritev je privedla do revolucije, predvsem v informacijski sferi. Pred tem je bilo treba podatke nanesti neposredno na površino nekaterih materialov - papirja, gline, kamna. Zdaj vsako besedilo, formula ali tabela ustreza zelo majhnemu kosu optičnega diska. Za tiste, ki je izumil laser, smo zavezani s sodobnimi metodami prenosa izobraževalnih in znanstvenih informacij, komunikacij, zabave in potovanj. Snemanje in branje črk in številk zdaj ne zahteva neposredne udeležbe človeškega očesa, za ljudi, ki jih laserski pogon.

Neposredno se naprava uporablja v številnih drugih dejavnostih:

• za rezanje lesa, železa, plastike v proizvodnji;
• za medsebojne varilne materiale;
• za risanje simbolov in znakov na kovinskih delih;
• za izvajanje kirurških posegov.

Prednosti uporabe te tehnologije so nesporne. Govorimo o teoretičnih in praktičnih težavah, s katerimi se sooča izumitelj laserja.

Teoretična podlaga

V začetku dvajsetega stoletja, kvantna fizika je dal zagon za preučevanje mikrokozmosa. Na primer, v sredini petdesetih je bilo znano konfiguracijo elektrona oblakov vseh razpoložljivih kemijskih elementov. Znanstveniki so lahko izračunali valovno dolžino fotona, ki je nastala s katerimkoli prehodom. Med drugim velika odkritja Einstein napovedal pojav vzbujeno elektrona v vzbujeno stanje, ustrezno foton leti mimo in "naredi" elektrone, da se premaknete na nižji ravni, čeprav je čas njegovega življenja hkrati še ni končalo. Posebna značilnost tega pojava je presenetljivo dejstvo, da je drugi foton enaka prvi. Pridobivanje toka enakih delcev je bilo zelo privlačno. Vendar je bilo potrebno rešiti številne praktične probleme.

Pot do ustvarjanja prve naprave

Lahka je reči, kdo je izumil laser. To je bil Theodore Harald Maiman, fizik iz Los Angelesa. Bil je prvi, ki je pokazal delovni prototip umetne granate. Vendar pa so mu pred mnogimi drugimi znanstveniki naredili veliko:

1. A. Einstein je napovedal prisilno sevanje leta 1916.
2. P. Dirac, v teoriji, razviti v letih 1927-1930, je matematično opisal možnost stimulirane emisije.
3. R. Landenburg in G. Kopfermann sta leta 1928 eksperimentalno potrdila obstoj eksplozivne emisije.
4. V. Fabrikant in F. Butaeva leta 1940 so predlagali, da bi krepitev prisilnega elektromagnetnega sevanja pripomogla k ravni z inverzno populacijo elektronov.
5. A. Kastler je leta 1950 predlagal, da bi z optično črpanjem ustvarili obrnjeno populacijo. Za to je prejel Nobelovo nagrado.
6. N.G. Basov, A.M. Prokhorov, C. Townes leta 1954 je pokazal mikrovalovni generator na amoniak. Dodali so pozitivne povratne informacije v obliki resonatorja. Ta dosežek je znanstvenikom prinesel tudi Nobelovo nagrado.
7. T. Meiman je leta 1960 končno predstavil prvo napravo na umetnem rubiju, legirana s kromom.

Tako bi rekli, da je tisti, ki je leta 1960 izumil laser, to storil sam, ni ravno prav.

Tehnične ovire za izum

Po eni dobro znani anekdoti teoretični fiziki porabijo zelo malo opreme. Potrebujejo le papir, svinčnik in brisač. Toda napovedi, ki jih predvidevajo, potrebujejo potrditev v praksi. To je pogosto težko. Na primer, potrdite gravitacijski valovi lahko le v XXI stoletju, čeprav je Einstein predlagal njihovo prisotnost v zgodnjih XX. Izumitelj laserja in njegovih predhodnikov je rešil naslednje tehnične težave:

1. Poiščite materiale z inverzno populacijo ravni.
2. Izbira stabilnih virov za optično črpanje.
3. Rastoči kristali z danimi optičnimi lastnostmi za delovno telo laserskega.
4. Uporaba razpršilnega kristala na konce kristala z določenim koeficientom refleksije za ustvarjanje optičnega resonatorja.

Trenutno so vse te naloge uspešno rešene in ne predstavljajo težav za znanstvenike.

Laser in vesolje

Takoj, ko so vse težave zaostajale in naprave so trdno vstopile v vsakdanje življenje, se je znanje človeštva o kozmosu razširilo desetkrat. Če se spomnite, v katerem letu je izumil laser, takoj postane jasno, zakaj se je od leta 1960 dalje vesoljski program mnogih držav tako aktivno razvijal. Poleg občutnega zmanjšanja teže opreme zaradi polprevodniških in laserskih naprav je spektralna čistost in koherentnost ustvarjenih nosilcev pripomogla k izboljšanju znanja o okoliškem prostoru. Zahvaljujoč sodobnim napravam znanstveniki sedaj natančno poznajo sestavo vseh planetov, asteroidov in kometov sončnega sistema. Tudi načini določanja razdalje do zvezd in galaksij so zdaj veliko natančnejši. Potencialne možnosti uporabe laserja so neomejene.