icon-star icon-cart icon-close icon-heart icon-info icon-pause icon-play icon-podcast icon-question icon-refresh icon-tile icon-users icon-user icon-search icon-lock icon-comment icon-like icon-not-like icon-plus article-placeholder article-plus-notepad article-star man-404 icon-danger icon-checked icon-article-edit icon-pen icon-fb icon-vk icon-tw icon-google
¬ладислав „ерных
ћучают вопросы? ”знай

„то такое лазер и где он используетс€?

  • 3825
  • 3

„то такое лазер и где он используетс€?

≈сли составить список самых значимых и впечатл€ющих научных достижений ’’ века, лазер наверн€ка войдЄт в первую дес€тку нар€ду с атомной энергией, полЄтами в космос и генной инженерией. ѕри этом обнаружитс€, что представлени€ среднестатистического обывател€ о лазерах свод€тс€ к картинкам из читанных в раннем детстве Ђ¬ойны мировї и толстовского Ђ√иперболоидаї. Ётакий убийственный луч смерти, испепел€ющий всЄ живое и придуманный фантастами задолго до по€влени€ первого оптического квантового генератора Ц так называетс€ это устройство Ђпо паспортуї. —лово же ЂЋј«≈–ї пришло к нам из английского €зыка и €вл€етс€ аббревиатурой от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, т.е. Ђ”силение света при помощи вынужденного излучени€ї. ƒавайте попробуем разобратьс€, что это означает.

”чЄные давно мечтали создать тонкий, нерасход€щийс€ луч света, который мог бы переносить большую энергию и служить инструментом или оружием. ѕривычными оптическими способами получить такое оказалось невозможным, и лучи смерти гул€ли лишь по страницам фантастических произведений. ѕрорыв в этой области наметилс€ в первой половине ’’ века, когда стала разрабатыватьс€ квантова€ механика. ¬ 1954-м году советские учЄные Ќ.Ѕасов и ј.ѕрохоров параллельно с американцем „.“аунсом создали микроволновой квантовый генератор. » только к 1960-му году учЄным удалось создать первый квантовый генератор, порождающий световой луч.

ѕринцип работы лазера весьма сложен, в очень-очень упрощЄнном виде его можно описать так Ц существуют вещества, которые способны как бы запасать в себе световую (в первых лазерах) или химическую, электрическую энергию и отдавать еЄ коротким мощным импульсом или же в виде посто€нного излучени€. ћы знаем, что все вещества состо€т из атомов, механистически атом можно представить себе, как массивное €дро в центре и летающие вокруг него по орбитам электроны. ѕри помощи сильного внешнего источника энергии электроны могут перескакивать на более высокие орбиты, дела€ атом возбуждЄнным. ≈сли р€дом с таким атомом пролетит фотон - частица света, электрон спрыгнет обратно, отдава€ наружу ещЄ один фотон, в точности похожий на пролетевший.

ƒл€ нас важно именно то, что фотоны в данном случае идентичны друг другу. ќни имеют одну длину волны, т.е. цвет, одинаково пол€ризованы и движутс€ в одном направлении. ‘изики называют их когерентными. ѕролета€ через вещество, содержащее возбуждЄнные атомы (активную среду), они Ђзовут с собойї всЄ новые и новые фотоны, количество их лавинообразно нарастает. ƒл€ того чтобы процесс не затухал, в лазерах примен€ют особый оптический резонатор, не дающий квантам света сразу покидать активную среду и гон€ющий их туда-сюда, пока свет не усилитс€ в нужной степени.

ѕервый лазер имел в качестве активной, или рабочей среды, цилиндрический кристалл очень чистого рубина, покрытый с торцов зеркальным напылением. ѕри помощи мощной газоразр€дной лампы, примерно такой, как в фотовспышке, производилась накачка кристалла энергией. ѕотом кристалл начинал испускать фотоны, но благодар€ зеркалам усиливалось только излучение, параллельное оси рубина. ќдно из зеркал частично пропускало свет, и фотоны узким потоком вылетали наружу, образу€ лазерный луч.

–убиновый лазер недолго оставалс€ в одиночестве, очень скоро физики научились использовать в качестве активной среды смеси газов, полупроводники, органические красители и ещЄ много чего. ¬ зависимости от природы примен€емого вещества свойства излучени€ сильно различаютс€. —уществуют лазеры импульсные и непрерывные, Ђкрасные, зелЄные, жЄлтые, лиловыеї и прочие, в том числе работающие в невидимых част€х спектра, сверхмощные промышленные или слабенькие, сто€щие в музыкальных проигрывател€х и лазерных указках. —фера применени€ этих устройств огромна и затрагивает практически все области науки и техники.

–азумеетс€, в первую очередь новое изобретение заинтересовало военных, желающих получить в распор€жение пресловутый Ђлуч смертиї. Ќо очень скоро вы€снилось, что боевое применение лазеров сильно осложнено громоздкостью и хрупкостью конструкции и большим расходом электроэнергии.   тому же люба€ дымка или туман снижали их эффективность.

¬прочем, лазеры всЄ же нашли свою нишу в военном деле Ц они примен€ютс€ в высокоточных системах наведени€, дальномерах, прицелах и тому подобных устройствах. ¬о врем€ Ђхолодной войныї в —Ўј разрабатывались проекты мощнейших рентгеновских орбитальных лазеров, накачивающихс€ €дерным взрывом. ¬ ———– же была почти доведена до готовности лазерна€ боева€ орбитальна€ станци€ Ђ—кифї. ¬ насто€щее врем€ провод€тс€ эксперименты с установкой сверхмощных лазеров на самолЄтах, но боева€ ценность их пока под вопросом.

„то же касаетс€ мирного применени€ квантовых генераторов, то здесь им удалось развернутьс€ вовсю. ћощные лазеры примен€ют в промышленности дл€ резки тугоплавких материалов, сварки, закалки, легировани€ металлов. ¬ медицине используетс€ лазерна€ коррекци€ зрени€, лазерные скальпели, сварка тканей когерентным лучом. јктивно развиваютс€ средства св€зи на основе волоконной оптики, где тоже не обойтись без лазеров. ћиниатюрные лазерные диоды сто€т в оптическом приводе каждого компьютера или музыкального центра, в компьютерных мышках и принтерах.

“олько благодар€ изобретению лазера стала возможной голографи€ Ц способ записи всех оптических свойств объекта с целью получени€ его объЄмного изображени€. Ќикого уже не удивл€ют лазерные световые шоу. ¬ обиход вход€т высококачественные лазерные дисплеи.

Ќаиболее перспективной областью применени€ квантовых генераторов считаетс€ энергетика будущего. ”же более полувека физики пытаютс€ создать термо€дерный реактор, который вытеснил бы нынешние небезопасные Ђатомные котлыї. ѕопытки зажечь управл€емую реакцию синтеза с положительным выходом энергии упираютс€ в необходимость обеспечить высокие температуры Ц свыше миллиона градусов. ¬ термо€дерных бомбах этих температур достигают посредством взрыва инициирующего €дерного запала, но в реакторах такой способ непригоден.

¬ыход нашли в применении мощных лазеров, которые фокусируютс€ на маленькой мишени из реагирующих веществ Ц дейтери€ и трити€, или дейтери€ и гели€-3. Ёнерги€ выдел€етс€ в результате серии очень маленьких термо€дерных взрывов. ѕока до практического применени€ этой схемы ещЄ далеко, но к середине века учЄные обещают создать безопасные серийные реакторы с лазерной накачкой.

 осмические исследовани€ - это ещЄ одна перспективна€ область использовани€ лазеров. »х можно примен€ть дл€ дистанционного зондировани€ космических тел, обеспечени€ сверхдальней св€зи между исследовательскими аппаратами. ≈сть проекты, предусматривающие разгон межпланетных зондов при помощи лазерного луча, направленного с «емли или орбитальной станции.

«а несколько дес€тков лет лазерные технологии переместились из научных лабораторий во все области человеческой де€тельности. Ќет сомнений, что нас ещЄ ждут новые открыти€, св€занные с когда-то грозным фантастическим Ђлучом смертиї, а ныне универсальным инструментом, способным легко и непринуждЄнно выполн€ть некогда сложные или вообще недоступные манипул€ции. ќстаЄтс€ наде€тьс€, что дальнейшее развитие лазера будет происходить преимущественно в мирной области.


mas
≈вгений Ѕагдерин

ќтлична€, полезна€ стать€, все четко и €сно изложено. Ѕез общего представлени€ о природе света, пон€ть принцип лазерного излучени€ не просто.

deb
»ван »ванов

стать€ открытие, очень многое не знал, при€тно читать что то новое, спасибо

mas
ћарк Ѕлау

—тать€ написана €сно и просто, дает четкое представление о том, что такое лазер и почему он сейчас так распространен во всех област€х жизни и техники.

¬ам необходимо или зарегистрироватьс€, чтобы оставл€ть комментарии
выбор читател€

¬ыбор читател€

16+