>>>Работа! Продавайте контент на сайте Vinegret! Узнай как!<<< ||| >>>Хочешь иметь свою мобильную версию сайта в Play Market? Узнай как!<<<
Как работают лазеры?

Как работают лазеры?

2 мин


Они есть в сканерах продуктовых магазинов, интернет-соединениях и автомобильных камерах заднего вида. Осознаёте вы это или нет, но вы взаимодействуете с лазерами каждый день. Эта основанная на свете технология помогла построить современный, глубоко взаимосвязанный мир, в котором мы сейчас с вами живём. Но что такое лазеры и как они работают?

Слово «лазер» на самом деле является аббревиатурой; оно означает «усиление света путём непрерывного излучения». Лазеры работают, заставляя энергетические частицы вибрировать, или «колебаться», синхронно, то есть пики и минимумы излучаемых ими световых волн совпадают. Подумайте об армии, идущей строем, по сравнению с толпой хаотически шатающихся на городской площади людей, говорит Питер Делфиетт (Peter Delfyett), инженер по фотонике из Университета Центральной Флориды.

Как работают лазеры?
Лазеры работают, заставляя энергетические частицы вибрировать, или «колебаться», синхронно, то есть пики и минимумы излучаемых ими световых волн совпадают. Изображение: Pexels

«В данном случае качественный лазерный свет можно сравнить с некогерентным белым светом, к которому мы обычно привыкли», — добавил он.

Когда электроны в вибрационно синхронизированных атомах достигают своего высокоэнергетического состояния, они внезапно в унисон возвращаются в низкоэнергетическое состояние, испуская при этом особую форму света. Затем лазерное устройство уточняет этот свет, отражая его взад-вперёд между двумя зеркалами, прежде чем его задействовать.

«Это и есть свет, который вы видите, исходящий от вашей лазерной указки», — сказал Делфиетт.

Фундаментальная физика, лежащая в основе лазерной технологии, известна уже более века; эта теория была впервые предложена Альбертом Эйнштейном (Albert Einstein) в 1917 году. Но исследователям потребовалось почти четыре десятилетия, чтобы воплотить эти теоретические идеи в жизнь.

До лазеров существовали мазеры — аналогичная технология, использующая микроволны вместо видимого света. Первый функциональный мазер был построен в 1954 году группой учёных Колумбийского университета. В этом устройстве использовался пучок молекул аммиака высокой энергии и полая оболочка, называемая резонансной полостью, чтобы заставить микроволны колебаться вместе. Однако его выходная мощность была крошечной — всего около 10 нановатт. Это более чем в миллиард раз меньше, чем количество, необходимое для включения обычной электрической лампочки. Напротив, самые мощные в мире лазеры могут вырабатывать до 10 петаватт — примерно десятую часть мощности Солнца.

Как работают лазеры?
В концепции этого художника изображен космический корабль Lunar Flashlight, шестиблочный CubeSat, предназначенный для поиска льда на поверхности Луны с помощью специальных лазеров. Изображение: NASA/JPL-Caltech

Чтобы создать более мощный мазер, учёные начали изучать разные частоты электромагнитного спектра. В 1960 году родился «оптический мазер», более известный как лазер. Не все лазеры работают в видимом спектре света, но все они используют частоты выше микроволнового излучения.

Лазеры имеют несколько преимуществ перед мазерами. Помимо того, что лазеры упаковывают больше энергии в свои лучи из-за более коротких электромагнитных длин волн, их легче создавать и ими легче точно управлять. И хотя мазеры до сих пор иногда используются в таких устройствах, как радиотелескопы и средства связи в дальнем космосе, лазеры всё же сегодня гораздо более распространены.

«Лазер — одно из самых важных научных и технологических изобретений 20-го века», — отметила Светлана Лукишова (Svetlana Lukishova), исследователь нанооптики из Рочестерского университета в Нью-Йорке.

Сейчас лазеры используются повсюду: от глазной хирургии до травления стекла и оптоволоконных кабелей, обеспечивающих глобальное подключение к Интернету. Они даже сыграли важную роль в обнаружении пульсаций (ряби) пространства-времени, известных как гравитационные волны; так, Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория использует два мощных лазера, расположенных на расстоянии тысяч километров друг от друга, чтобы исследовать саму ткань пространства-времени.

Будущее лазерных технологий выглядит достаточно оптимистично. Некоторые исследователи изучают его потенциал для получения изображений экзопланет далеко за пределами нашей Солнечной системы. Сам же Делфиетт и его лаборатория работают над проектом по миниатюризации лазеров, чтобы сделать центры обработки данных меньше и намного более энергоэффективными, тем самым сократив выбросы парниковых газов.

При этом Делфиетт считает, что данная технология может найти применение, о котором мы пока даже не мечтали.

«Использование лазеров ограничено только вашим собственным воображением», — сказал он.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Включить уведомления Да Спасибо, не надо