Кой е измислил лазера? Факти и теоретична обосновка

Основният въпрос, на който се отговаря днес: кой е измислил лазера? Също така тук е кратка теоретична обосновка и причини за създаването на такова полезно устройство.

Приложение на лазер

Съвременният живот е немислим без малките снопове кохерентна радиация, генерирани от лазера. Неговото създаване доведе до революция, преди всичко в информационната сфера. Преди това данните трябваше да бъдат приложени директно върху повърхността на някои материали - хартия, глина, камък. Сега всеки текст, формула или таблица се побира на много малка част от оптичния диск. На този, който е измислил лазера, сме длъжни чрез съвременните методи за предаване на образователна и научна информация, комуникация, развлечения и пътуване. Записването и четенето на букви и цифри сега не изисква прякото участие на човешкото око, за хората, които правят лазерен диск.

Директно устройството се използва в много други дейности:

• за рязане на дърво, желязо, пластмаса в производството;
• за заваряване на материали помежду си;
• за рисуване на символи и знаци върху метални части;
• за провеждане на хирургически операции.

Предимствата от използването на тази технология са неоспорими. Нека да поговорим за теоретичните и практическите трудности, с които се сблъсква изобретателят на лазера.

Теоретична основа

В началото на ХХ век квантовата физика даде тласък на изследването на микроскопа. Например до средата на петдесетте години бяха известни конфигурациите на електронните облаци от всички налични химически елементи. Учените са успели да изчислят дължината на вълната на фотон, образуван от всеки преход. Сред другите големи открития на Айнщайн прогнозира явлението стимулирано излъчване на електрон в възбудено състояние, съответният фотон лети миналото и "прави" електрон, за да се премине към по-ниско ниво, дори и по време на живота си, в същото време все още не е приключила. Особеността на този феномен е изненадващ факт: вторият фотон ще бъде идентичен с първия. Получаването на поток от идентични частици беше много изкушаващо. Но се изискваше да се решат редица практически проблеми.

Пътят към създаването на първото устройство

Лесно е да се каже кой е измислил лазера. Това беше Теодор Харалд Майман, физик от Лос Анджелис. Той беше първият, който демонстрира работен прототип на изкуствена граната. Въпреки това пред него други учени са направили много:

1. А. Айнщайн прогнозира принудителна радиация през 1916 г.
2. П. Дирак, в теория, разработена през 1927-1930 г., описва математически възможността за стимулирана емисия.
3. Р. Landenburg и G. Kopfermann през 1928 г. потвърждават наличието на стимулирана емисия експериментално.
4. В. Фабрикант и Ф. Бутаева през 1940 г. предполагат, че укрепването на принудителното електромагнитно излъчване ще помогне на ниво с обратна популация от електрони.
5. А. Кастлер през 1950 г. предложи да се създаде обърната популация чрез оптична изпомпване. За това той получи Нобеловата награда.
6. NG Basov, A.M. Прохоров, С. Таунс през 1954 г. демонстрира микровълнов генератор на амоняк. Те добавиха положителна обратна връзка под формата на резонатор. Това постижение донесе на учени и Нобелова награда.
7. Т. Мейман през 1960 г. най-накрая представя първото устройство на изкуствен рубин, легиран с хром.

По този начин, да се каже, че този, който е измислил лазера през 1960 г., го е направил сам, не съвсем правилно.

Технически пречки пред изобретението

Според една добре известна анекдота теоретичните физици харчат много малко оборудване. Те се нуждаят само от хартия, молив и гума. Но явленията, предсказани от тях, се нуждаят от потвърждение на практика. Често това може да бъде много трудно. Например, потвърдете гравитационни вълни може само през XXI век, въпреки че Айнщайн предложи тяхното присъствие в началото на XX. Изобретателят на лазера и неговите предшественици решават следните технически проблеми:

1. Потърсете материали с обратно население от нива.
2. Избор на стабилни източници за оптична изпомпване.
3. Нарастващи кристали с определени оптични свойства за работното тяло на лазер.
4. Прилагане на разпрашващия кристал до краищата на кристала с даден коефициент на отражение, за да се създаде оптичен резонатор.

В момента всички тези задачи се решават успешно и не представляват трудности за учените.

Лазер и пространство

Веднага щом всички трудности останаха настрана и устройствата здраво влязоха в ежедневието, знанията на човечеството за космоса се разшириха десетки пъти. Ако си спомняте, през коя година е измислен лазерът, веднага става ясно защо от 60-те години космическата програма на много страни се развива толкова активно. В допълнение към значително намаляване на теглото на оборудването, дължащо се на полупроводникови и лазерни устройства, спектралната чистота и съгласуваност на генерираните греди спомогнаха за подобряване на познанията ни за околното пространство. Благодарение на модерните устройства, учените вече знаят точно състава на всички планети, астероиди и комети на Слънчевата система. Също така, начините за определяне на разстоянието до звездите и галактиките са много по-точни. И потенциалните възможности за използване на лазери са неограничени.