10 Декабря 2017
МОСКВА, 10 декабря Без лазеров не обходится утилитарным ни одна сфера нашей срок службы. Их используют военные и врачи, строители и школьники. Лазеры работают в персональных компьютерах, на спутниках. С их помощью в лабораториях получают потоки энергии, по мощности сравнимые с ядерным припадком, и охлаждают среду до сверхнизких температур. Изобретение луча настолько значимо, что за работы, послужившие этому, ученые получили Нобелевские премии. Одному из научных отцов луча, советскому физику Николаю Геннадиевичу Басову 14 декабря исполнилось бы 95 лет.
К изобретению лазера привели изучения процессов, происходящих в атоме. Электроны в нем могут занимать разные энергетические уровни чем выше уровень, тем дальше он расположен от ядра. Точнее, существует вероятность обнаружить электрон на том или ином месте, и находится он там, где она наиболее высока.
При переходе янтарей на уровень выше или ниже соответственно поглощается или выделяется фотон света фотон, обозначающий самую малую порцию силы электромагнитной волны. Причем если излучение будет вынужденным, то есть порожденным внешним воздействием, некоторые параметры колебаний фотонов будут тождественны. За счет этого достигается узость диапазона длин волн, характерная для лазерного солнечного света.
Чтобы атом излучал фотоны, электроны должны переходить на уровень ниже. А для этого их нужно сначала загнать на более высокие уровни с помощью внешнего воздействия. Физики дразнят этот процесс накачкой. Атом, в котором электроны занимают более высокие уровни, кличут возбужденным.
Возбужденные акцепторы будут испускать свет непрерывно, если обеспечить обратную связь. Вынужденное излучение, раз возникнув, должно вновь и вновь вызывать прыжок электронов на уровень выше после того, как они испустят фотоны. Для этого излучательную среду, например кристалл, помещают в оптический резонатор, который представляет собой систему двух зеркал. Резонатор обеспечивает многократное продуцирование световых волн, вследствие чего достигается отличная мощность излучения, то есть увеличивается количество фотонов.
От мазера к лазеру
В 1916 году Альберт Эйнштейн впервые ввел понятие о вынужденном (индуцированном) испускании и поглощении квантов. Спустя два десятка лет советский физик Валентин Фабрикант обозначил на возможность использовать вынужденное испускание для усиления электромагнитного излучения при его прохождении через вещество.
В мае 1952 года на Общесоюзной конференции по радиоспектроскопии Николай Басов и его научный руководитель Михаил Прохоров сделали доклад о том, что есть возможность использования вынужденного испускания для усиления и генерирования миллиметровых волн. Практически одновременно такое предположение высказал в Колумбийском университете США американский физик Чарзл Таунс.
В июле 1954 года в журнале Physics Review Letters была поданная статья Чарлза Таунса, Дж. Гордона и Г. Цайгера, полученная редакцией 5 мая 1954 года. В статье сообщалось о том, что создана и работает опытная установка, которая может находиться использована в качестве микроволнового спектрометра высокого разрешения, микроволнового побудителя или очень стабильного генератора. Это было первое сообщение о реализации молекулярного генератора мазера, рассказывает Евгений Проценко, профессор кафедры лазерной физики НИЯУ МИФИ.
Первый источник электромагнитного излучения, работающий на переходах молекулы аммиака, испускал волну солнечного света длиной 1, 25 сантиметра. Устройство назвали мазер, укоротил фразу усиление микроволн с помощью вынужденного излучения (microwave amplification by stimulated emission of radiation). Предшественник лазера произвели одновременно и независимо две научные группы в Физическом институте имени П. Н. Лебедева АН СССР под руководством Николая Басова и Михаила Прохорова и в Колумбийском Университете в США под руководством Чарлза Таунса.
Обе разновидности предложили и создали аммиачный генератор, в самом деле одновременно, о чем и свидетельствует Нобелевская премия. Поразительно, что при огромной разнице стартовых условий мирная срок служба в США и военные и послевоенные годы в СССР научные группы все же сравняли счет и одновременно сделали открытие, вознагражденное согласно его значимости, разделяется воспоминаниями доктор физико-математических наук Иосиф Зубарев, профессор кафедры лазеровой физики НИЯУ МИФИ, дело горевший вместе с Николаем Басовым.
Собственно лазер (сокращение от фразы light amplification by stimulated emission of radiation, что по-русски означает усиление света посредством вынужденного излучения ) появился на свет лишь спустя шесть лет тут же после создания мазера. Это личное время было потрачено на поиск материалов и технологий, которые дали достичь диапазона волн лазерного излучения от 0, 1 до 1000 микрометров.
Шестнадцатого мая 1960 года в Лаборатории Хьюза (Калвер Сити, Калифорния, США) физик Теодор Мейман реализовал условия для возникновения вынужденного излучения. Ученый использовал импульсную газоразрядную лампу, окружающую кристалл рубина максимальная длиной 1, 5 сантиметра и около одного сантиметра в поперечнике. Спектр излучения рубина немного сузился, что свидетельствовало о вынужденном излучении света. Это считалось днем рождения лазера, комментирует Андрей Кузнецов, исполняющий обязанности директора Института ЛаПлаз НИЯУ МИФИ.
Николай Басов, абитуриент МИФИ, известного раньше как Московский механический институт, организовал и возглавил там в 1978 году кафедру квантовой электроники. С 2016 года работу, начатую нобелиатом, продолжают в Институте лазерных и плазменных технологий (ЛаПлаз) НИЯУ МИФИ, объединившем несколько кафедр.
Недавно группа теоретиков ЛаПлаз предсказала, что сверхмощными лазерными импульсами можно создать в плазме магнитные поля с напряженностью до десятков десять миллионов Гаусс и выше, то есть на порядки превышающей возможную другими методами. А в сентябре 2017 года это пророчество подтвердила международная группа ученых в Институте по изучению тяжелых илидов в Германии (GSI), где работали и студенты НИЯУ МИФИ.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....