Tko je izumio laser? Činjenice i teorijsko opravdanje

Glavno pitanje koje danas odgovara: tko je izumio laser? Ovdje je također i kratka teorijska opravdanja i razlozi za stvaranje takvog korisnog uređaja.

Primjena lasera

Moderni život je nezamisliv bez malih snopova koherentnog zračenja koje generira laser. Njegova kreacija dovela je do revolucije, prvenstveno u informacijskoj sferi. Prije su se podaci morali primijeniti izravno na površinu nekog materijala - papira, glina, kamena. Sada se svaki tekst, formula ili tablica uklapa u vrlo mali komad optičkog diska. Za onoga koji je izumio laserski, obvezali smo se suvremenim metodama prijenosa obrazovnih i znanstvenih informacija, komunikacije, zabave i putovanja. Snimanje i čitanje slova i brojeva sada ne zahtijeva izravno sudjelovanje ljudskog oka, za ljude da radi laserski pogon.

Uređaj se izravno koristi u mnogim drugim aktivnostima:

• za rezanje drva, željeza, plastike u proizvodnji;
• za zavarivanje materijala među sobom;
• za crtanje simbola i znakova na metalnim dijelovima;
• za obavljanje kirurških operacija.

Prednosti korištenja ove tehnologije su neporecive. Razgovarajmo o teorijskim i praktičnim poteškoćama s kojima se suočava izumitelj lasera.

Teoretska osnova

Početkom dvadesetog stoljeća kvantna fizika potaknula je proučavanje mikro-svijeta. Na primjer, sredinom pedesetih godina bile su poznate konfiguracije elektroničkih oblaka svih dostupnih kemijskih elemenata. Znanstvenici su mogli izračunati valnu duljinu fotona formiranog bilo kojim prijelazom. Među drugim velikim otkrića Einstein predvidio pojavu poticanjem emisije elektrona u pobuđenom stanju, odgovarajući foton leti prošlosti i „čini” elektron da se presele na nižu razinu, čak i ako je vrijeme svog života na isti još nije završio. Posebnost ovog fenomena bila je iznenađujuća činjenica: drugi foton će biti identičan prvoj. Dobivanje potoka identičnih čestica bilo je vrlo primamljivo. No bilo je potrebno riješiti niz praktičnih problema.

Put do izrade prvog uređaja

Lako je reći tko je izumio laser. Bio je Theodore Harald Maiman, fizičar iz Los Angelesa. Bio je prvi koji je pokazao radni prototip na umjetnoj bombi. Međutim, pred njim su drugi znanstvenici učinili mnogo:

1. A. Einstein je predvidio prisilno zračenje 1916.
2. P. Dirac, u teoriji razvijenoj 1927-1930., Matematički je opisao mogućnost stimulirane emisije.
3. R. Landenburg i G. Kopfermann 1928. godine potvrdili su postojanje stimulirane emisije eksperimentalno.
4. V. Fabrikant i F. Butaeva 1940. godine sugeriraju da će jačati prisilno elektromagnetsko zračenje pomoći razini s inverznom populacijom elektrona.
5. A. Kastler 1950. predložio je stvaranje obrnute populacije optičkim pumpanjem. Za to je dobio Nobelovu nagradu.
6. NG Basov, A.M. Prokhorov, C. Townes 1954. demonstrirao je mikrovalni generator na amonijak. Dodali su pozitivnu povratnu informaciju u obliku rezonata. Ovo dostignuće također je donijelo znanstvenicima Nobelovu nagradu.
7. T. Meiman 1960. konačno je predstavio prvu napravu na umjetnoj rubini, legirani kromom.

Dakle, reći da je onaj koji je izumio laser 1960. godine, učinio to sam, a ne sasvim točno.

Tehničke prepreke izumu

Prema jednom poznatom anegdotu, teorijski fizičari troše vrlo malo opreme. Trebaju samo papir, olovku i brisalo. Ali fenomeni predviđani od njih trebaju potvrdu u praksi. Često to može biti vrlo teško. Na primjer, potvrdite gravitacijski valovi samo u XXI. stoljeću, iako je Einstein predložio njihovu nazočnost početkom XX. stoljeća. Izumitelj lasera i njegovih prethodnika riješio je sljedeće tehničke probleme:

1. Potražite materijale s inverznom populacijom razina.
2. Odabir stabilnih izvora za optičku pumpu.
3. Uzgojni kristali s danim optičkim svojstvima za radno tijelo lasera.
4. Primjena kristala prskanja do krajeva kristala s određenim koeficijentom refleksije za stvaranje optičkog rezonaatora.

U ovom trenutku svi ti zadaci uspješno su riješeni i ne predstavljaju poteškoće znanstvenicima.

Laser i prostor

Čim su sve poteškoće ostale iza sebe, a uređaji su čvrsto ušli u svakodnevni život, znanje čovječanstva oko kozmosa proširilo se desetke puta. Ako se sjećate, u kojoj je godini izumljena laserska ploča, odmah postaje jasno zašto se od 1960-ih godina prošlog stoljeća prostorni program mnogih zemalja tako aktivno razvio. Pored značajnog smanjenja težine opreme zbog poluvodiča i laserskih uređaja, spektralna čistoća i koherentnost stvorenih greda pomogla su poboljšati naše znanje o okolnom prostoru. Zahvaljujući suvremenim uređajima, znanstvenici znaju točno sastav svih planeta, asteroida i kometa Sunčevog sustava. Također, načini određivanja udaljenosti od zvijezda i galaksija sada su puno precizniji. A potencijalne mogućnosti korištenja lasera su neograničene.