100 OBJAVOV: K prvému laserovému lúču pomohol kryštál rubínu
Laser je dnes všade okolo nás. Dokonca aj na miestach, kde by ste ho vôbec nečakali. Fyzikálny princíp prevratných technológií ľudstvo pozná jedno storočie, praktické využitie prišlo neskôr.
Keď po príchode domov stlačíte vypínač, pri strope izby sa rozžiari klasická žiarovka. Jej rozptýlené svetlo sa v miestnosti šíri všetkými smermi, takže si môžete prehliadnúť každý kút.
Na rozdiel od cesty nočným lesom s baterkou, ktorá umožňuje zaostrovanie lúča do úzkeho zväzku. Síce si neposvietite do strán, ale zase môžete tenkou svetelnú “ihlou” prepátrať strašidelné krovia. Lenže na dlhšiu vzdialenosť sa aj akokoľvek dobre zaostrený lúč baterky rozptyľuje.
Laser je zaostrovací baterke vzdialene podobný, ale dokáže oveľa viac. Vedci vás zahrnú zložitými rovnicami opisujúcimi excitáciu elektrónov a stimulovanou emisiu fotónov. Uspokojme sa zjednodušene s tým, že v lasery svetlo vzniká na základe iného fyzikálneho princípu ako v žiarovke.
Namiesto kovového vlákna rozžeraveného elektrinou, tu prebiehajú pre laika záhadné a nepochopiteľné javy, vďaka ktorým je laser označovaný aj ako “kvantový generátor svetla”.
Svetlo lasera má unikátne vlastnosti. Na rozdiel od baterky je laserový lúč extrémne úzko usporiadaný do jedného smeru (je koherentná). Ani na veľkú vzdialenosť sa teda nerozptýli. Ďalším rozdielom je, že laser svetlo zadržiava a koncentruje až do chvíle, než je “na povel” vypustené. Aj keď to trvá len zlomok sekundy, lúč sa tým mnohonásobne zosilňuje.
Počuli ste už o odplašenie medveďa laserom ? Aj to je už možné: https://plasice.sk/medved
Prasknutá pneumatika
Pre porovnanie si predstavte, ako na pumpe nafukujete pneumatiku. Tlak rastie, a ak nesledujete manometer, pneumatika náhle v jednom mieste praskne a zhustený vzduch vyrazí von.
Pri laseru je výsledkom svetelný tok neporovnateľne hustejší ako lúč baterky. Práve preto lúč môže niesť veľkú energiu a niečo prepáliť, roztaviť alebo rozrezať.
Fyzikálny princíp lasera popísal Albert Einstein už v roku 1917. Ako ale prakticky donútiť atómy k vyžiarenie prebytočnej energie?
Technológia, ktorej pomocou išlo funkčný laser zostrojiť, sa postupne objavila až po druhej svetovej vojne. Na pokusy sovietskych vedcov Nikolaja Basova a Alexandra Prochorova nadviazal americký fyzik Theodore Maiman, ktorý je dnes považovaný za vynálezcu lasera. Prvý lúč kvantovo zosilneného svetla sa mu podarilo vytvoriť v lete 1960 s využitím kryštálu rubínu.
Dnes máme k dispozícii najrôznejšie typy laserov. Pracujú s rozdielnou vlnovou dĺžkou (farbou) svetla, majú rôzny výkon, rôzne vlastnosti. Disciplinovane zoradené svetelné lúče si našli nepreberné možnosti využitia v mnohých oblastiach nášho každodenného života. Len námatkovo spomeňme laserové ukazovátka a diaľkomery, čítačky čiarových kódov alebo prehrávača kompaktných diskov.
Svetelný meč
Laser sa používa aj v priemysle, medicíne alebo v armáde na plašenie nepriateľa. Vysoký výkon lúča umožňuje presné obrábanie, rezanie, vŕtanie alebo zváranie najrôznejších materiálov. Na operačných sálach laser často nahrádza skalpel. Slabší variant slúži potrebné na liečbu akné, odstraňovanie nežiaduceho ochlpenia, ošetrenie zubného kazu bez vŕtania alebo k stimulácii rastu buniek.
Vojaci laserovými lúčmi navádzajú rakety a presné bomby a používajú ich k “oslepeniu” komunikačných prostriedkov nepriateľa. Nedávno bol na americkej vojenskej strelnici White Sands v Novom Mexiku otestovaný vysoko výkonný obranný laserový systém SHIELD. Potvrdilo sa, že dokáže zostreľovať medzikontinentálne rakety.
Časom zrejme lasery nahradí aj ručné pechotné zbrane, čo zatiaľ známy len zo sci-fi filmov. Vznikne aj obdoba “svetelného meča” z Hviezdnych vojen?
Vedci lasery využívajú potrebné k štúdiu vesmíru alebo k výskumu nového typu elektrární. Extrémna energia laserových lúčov sústredená do jedného bodu by mohla vznietiť termojadrovú fúziu. Ľudstvo by tak získalo prakticky nevyčerpateľný zdroj energie.
laser light
laser technology
laser principle
laser beam
laser amazon
laser applications
laser inventor
História
Laser je výsledkom návrhu Alberta Einsteina v roku 1916, že za správnych okolností by atómy mohli uvoľňovať prebytočnú energiu ako svetlo – buď spontánne, alebo keď sú stimulované svetlom . Nemecký fyzik Rudolf Walther Ladenburg prvýkrát pozoroval stimulovanú emisiu v roku 1928, hoci sa v tom čase zdalo, že nemá žiadne praktické využitie.
V roku 1951Charles H. Townes , vtedy na Kolumbijskej univerzite v New Yorku , premýšľal o spôsobe generovania stimulovanej emisie na mikrovlnných frekvenciách. Koncom roku 1953 predviedol funkčné zariadenie, ktoré sústredilo „vzrušené“ ( pozri nižšie Energetické hladiny a stimulované emisie ) molekuly amoniaku do rezonančnej mikrovlnnej dutiny, kde vyžarovali čistú mikrovlnnú frekvenciu.
Townes nazval zariadenie maser pre „mikrovlnné zosilnenie stimulovanou emisiou žiarenia“.Aleksandr Michajlovič Prochorov a Nikolaj Gennadijevič Basov z Fyzikálneho inštitútu PN Lebedeva v Moskve nezávisle opísal teóriu prevádzky masera. Za svoju prácu sa všetci traja podelili o Nobelovu cenu za fyziku z roku 1964.
V polovici 50-tych rokov nasledoval intenzívny výbuch maserov, ale masery našli len obmedzený rozsah aplikácií ako nízkošumové mikrovlnné zosilňovače a atómové hodiny. V roku 1957 Townes požiadal svojho švagra a bývalého postdoktorandského študenta na Columbia University,Arthur L. Schawlow (vtedy oBell Laboratories), že sa pokúšajú rozšíriť pôsobenie masera na oveľa kratšie vlnové dĺžky infračerveného alebo viditeľného svetla.
Townes tiež diskutoval s postgraduálnym študentom na Kolumbijskej univerzite,Gordon Gould , ktorý rýchlo vyvinul svoje vlastné laserové nápady. Townes a Schawlow zverejnili svoje nápady na „optický maser“ v kľúčovom článku vo vydaní Physical Review z 15. decembra 1958 . Medzitým Gould vymyslel slovo laser a napísal patentovú prihlášku. To, či by sa za „vynálezcu“ lasera malo považovať Townesa alebo Goulda, sa tak stalo predmetom intenzívnych diskusií a viedlo to k rokom súdnych sporov. Nakoniec Gould dostal od roku 1977 sériu štyroch patentov, ktoré mu zarobili milióny dolárov na licenčných poplatkoch.
Townes-Schawlowov návrh viedol niekoľko skupín, aby sa pokúsili postaviť laser. Gouldov návrh sa stal základom utajovaného vojenského kontraktu. Úspech bol na prvom mieste Theodore H. Maiman , ktorý zvolil iný prístup v Hughes Research Laboratories v Malibu v Kalifornii.
Z bleskovej lampy fotografa vystrelil jasné impulzy, aby vzrušil atómy chrómu v kryštáli syntetiky rubín , materiál, ktorý si vybral, pretože starostlivo študoval, ako absorbuje a vyžaruje svetlo, a vypočítal, že by mal fungovať ako laser. 16. mája 1960 vyrobil červené strukoviny z rubínovej tyčinky veľkej asi ako konček prsta. V decembri 1960Ali Javan , William Bennett, Jr., a Donald Herriott v Bell Labs postavili prvýplynový laser , ktorý generoval súvislý infračervený lúč zo zmesi hélia a neónu . V roku 1962 Robert N. Hall a jeho spolupracovníci Výskumné a vývojové centrum General Electric v Schenectady, New York , vyrobilo prvý polovodičový laser.
(Zdroj: sigint.sk)
