Kdo vynalezl laser? Fakta a teoretické zdůvodnění

Hlavní otázka, na kterou dnes odpovídá: kdo vymyslel laser? Také zde je krátké teoretické zdůvodnění a důvody pro vytvoření takového užitečného zařízení.

Aplikace laseru

Moderní život je nepředstavitelný bez malých svazků koherentního záření, které generuje laser. Jeho tvorba vedla k revoluci, především v informační sféře. Dříve se data musely aplikovat přímo na povrch nějakého materiálu - papíru, jílu, kamene. Nyní se na velmi malém dílu optického disku vejde jakýkoli text, vzorec nebo tabulka. K tomu, kdo vynalezl laser, jsme zavázáni moderními způsoby přenosu vzdělávacích a vědeckých informací, komunikace, zábavy a cestování. Záznam a čtení dopisů a čísel nyní nevyžaduje přímou účast lidského oka, protože lidé dělají laserovou jednotku.

Přímo se zařízení používá v mnoha dalších aktivitách:

• pro řezání dřeva, železa, plastů ve výrobě;
• pro svařování materiálů mezi sebou;
• pro kreslení symbolů a značek na kovových částech;
• pro provádění chirurgických operací.

Výhody této technologie jsou nepopiratelné. Promluvme si o teoretických a praktických obtížích, s nimiž se potýká vynálezce laseru.

Teoretický základ

Na počátku dvacátého století kvantová fyzika dala impuls ke studiu mikrosvěta. Například v polovině padesátých let byly známy elektronické konfigurace cloud všech dostupných chemických prvků. Vědci byli schopni vypočítat vlnovou délku fotonu vytvořeného jakýmkoli přechodem. Mezi další velké objevy Einstein předpověděl jev stimulované emise elektronu v excitovaném stavu, odpovídající foton letí kolem a „dělá“ elektron přejít na nižší úrovni, a to iv případě, že doba jeho života zároveň ještě neskončila. Zvláštnost tohoto jevu byla překvapující skutečností: druhý foton bude shodný s prvním fotonem. Získání toku identických částic bylo velmi lákavé. Ale bylo nutné vyřešit řadu praktických problémů.

Cesta k vytvoření prvního zařízení

Je snadné říci, kdo vynalezl laser. Byl to Theodore Harald Maiman, fyzik z Los Angeles. Jako první ukázal pracovní prototyp na umělém granátu. Nicméně, před ním, jiní vědci udělali hodně:

1. A. Einstein předpovídal nucené záření v roce 1916.
2. P. Dirac v teorii vyvinuté v letech 1927-1930 matematicky popsal možnost stimulovaných emisí.
3. R. Landenburg a G. Kopfermann v roce 1928 potvrdily existenci stimulovaných emisí experimentálně.
4. V. Fabrikant a F. Butaeva v roce 1940 naznačili, že posílení nuceného elektromagnetického záření pomůže na úrovni s inverzní populací elektronů.
5. A. Kastler v roce 1950 navrhl vytvořit obrácenou populaci pomocí optického čerpání. Za to dostal Nobelovu cenu.
6. N.G. Basov, A.M. Prochorov, C. Townes v roce 1954 demonstroval mikrovlnný generátor na amoniaku. Přidali pozitivní zpětnou vazbu ve formě rezonátoru. Tento úspěch přinesl vědcům i Nobelovu cenu.
7. T. Meiman v roce 1960 konečně představil první zařízení na umělém rubínu, legované chromem.

Tak, říkat, že ten, kdo vynalezl laser v roce 1960, to udělal sám, ne tak úplně správně.

Technické překážky pro vynález

Podle jedné známé anekdoty tráví teoretický fyzik velmi málo vybavení. Potřebují jen papír, tužku a gumu. Jejich předpovědi však vyžadují potvrzení v praxi. Často to může být velmi obtížné. Například potvrďte gravitační vlny mohl jen v XXI století, i když Einstein navrhl jejich přítomnost na počátku XX. Vynálezce laseru a jeho předchůdci řešili následující technické problémy:

1. Vyhledejte materiály s inverzní populací úrovní.
2. Výběr stabilních zdrojů pro optické čerpání.
3. Pěstování krystalů s danými optickými vlastnostmi pro pracovní těleso laseru.
4. Aplikace rozprašovacího krystalu na konce krystalu s daným odrazovým součinitelem pro vytvoření optického rezonátoru.

V současné době jsou všechny tyto úkoly úspěšně řešeny a pro vědce nepředstavují žádné obtíže.

Laser a prostor

Jakmile jsou všechny obtíže jsou za námi, a zařízení se staly součástí každodenního života, poznání lidstva o vesmíru rozšířila více než desetinásobně. Pokud si vzpomínáte, co rok vynalezl laser, je okamžitě jasné, proč 1960 tak aktivně se začala rozvíjet vesmírný program v mnoha zemích. Kromě toho se výrazně sníží hmotnost zařízení díky polovodičových laserových přístrojů a spektrální čistoty a soudržnost vytvořených nosníků pomohly zlepšit naše znalosti o Zemi prostoru. Díky moderním zařízením, vědci nyní přesně známo složení ze všech planet, planetek, komet a sluneční soustava. Také způsoby určení vzdálenosti k hvězdám a galaxím jsou nyní mnohem přesnější. A možnosti využití laserů jsou neomezené.