Лазер — одно из величайших достижений физики XX века, объединившее в себе строгие принципы квантовой механики и поэзию света. Его появление изменило представления о том, что такое излучение, энергия и точность. Сегодня лазеры пронизывают все области человеческой деятельности — от хирургии до астрофизики, от связи до искусства. Но путь к созданию управляемого света был долгим и требовал осмысления самой природы фотона.
Физика упорядоченного света
Термин «лазер» — это акроним от английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что означает «усиление света посредством стимулированного излучения». В основе работы лазера лежит квантовый принцип, открытый Альбертом Эйнштейном в 1917 году: атомы способны не только поглощать, но и излучать фотоны под действием внешнего воздействия.
Обычный источник света, например лампа, испускает фотоны хаотично, в разных направлениях и с различной частотой. Лазер же создаёт поток, в котором все кванты света движутся в унисон, сохраняя одинаковую длину волны и фазу. Такое излучение называют когерентным. Благодаря этому лазерный луч не рассеивается, а остаётся узким и направленным на большие расстояния.
Историческая предыстория и рождение лазера
Идея управляемого света зародилась в середине XX века, когда советские и американские физики независимо друг от друга начали искать способ реализовать стимулированное излучение на практике. Первым прототипом стал мазер — устройство, работающее в диапазоне микроволн. В 1960 году американский физик Теодор Мейман создал первый оптический лазер на рубиновом кристалле. Его импульс длился доли секунды, но стал символом новой эпохи в науке.
С тех пор лазеры начали развиваться стремительно. Учёные создали газовые, полупроводниковые, твердотельные и волоконные лазеры, каждый из которых открыл собственную область применения. За несколько десятилетий технология превратилась из лабораторного эксперимента в основу целой отрасли, определяющей технический облик современности.
Принцип работы и с ...
Читать далее