Лазер: свет, который тверже металла

Как и все великие открытия, история создания лазера началась с предположения. В начале XX века Альберт Эйнштейн создал теорию о том, что в недрах звезд электромагнитное излучение может быть управляемым, а Алексей Толстой описал примерно такой же принцип взаимодействия лучей с веществом в своем знаменитом романе «Гиперболоид инженера Гарина».

В настоящее время лазер — больше не научная фантастика. Различные его типы используются во многих отраслях нашей жизни: в науке, технике, производстве, медицине. Однако 70 лет назад это казалось немыслимым: даже прибора, по сути, еще не существовало. Разработки велись благодаря знаниям и неиссякаемому энтузиазму ученых. Такими исследователями стали советские деятели науки Александр Прохоров и Николай Басов. Журнал «Школа. Москва» подготовил для вас самые интересные факты об этом удивительном тандеме и его детище — лазере.

 

Н. Г. Басов и А. М. Прохоров

• В Физическом институте Александр Прохоров посвятил первые исследования теме распространения радиоволн вдоль земной поверхности и в ионосфере, позже защитил кандидатскую диссертацию по методам стабилизации частоты радиогенераторов.

• К 1941 году был готов точный дальномер на основе фазового радиоприемника. Про него даже шутили:
Вот Прохоров-крошка
Другим в пример Катает в колясочке дальномер.
И кричит: «Господа и дамочки,
Смотрите на наши гаммочки!»

 

А. М. Прохоров

 

• Но идеи Прохорова постоянно опережали время, поэтому в какой-то момент он решил: лаборатория должна переключиться на лазеры.

• Времени подумать он своему коллективу практически не дал — что такое месяц для ученых, способных годами кропотливо работать над одной темой? Соратники Прохорова с опаской отнеслись к туманному предложению кардинально перестроить работу. Кто-то писал докторскую, кто-то вот-вот готовился сдать кандидатскую, кто-то женился — формальную отписку сдал практически каждый.

 

А. М. Прохоров

 

• Прохоров был в ярости: он взял молоток и разбил все приборы в лаборатории. Половина сотрудников уволилась сразу, другая устроила скандал, но своей цели ученый добился: с ним остались только те, кто готов был посвятить себя новым открытиям.

• В лаборатории Прохорова была уникальная экспериментальная установка синхротрон, сконструированная им самим. На синхротрон приходил любоваться весь институт, а коллеги из других лабораторий неоднократно пытались его заполучить, но всё было тщетно. Правда, в какой-то момент Александр Михайлович согласился обменять синхротрон «на одну штатную единицу в лаборатории».

 

1. Ч. Таунс ­в ­ФИАНе. Н. Г. Басов, Ч. Таунс и А. М. Прохоров; 2. Н. Г. Басов с мазером

 

• Именно таким образом в 1948 году в аспиранты к ученому попал молодой физик Николай Басов. Позднее Прохоров шутил, что тот достался ему очень дорого.

• Уже в мае 1952 года на Общесоюзной конференции по радиоспектроскопии Прохоров и Басов сделали доклад о возможности создания квантового усилителя СВЧ-излучения, работающего на пучке молекул аммиака.

• Ученые сконструировали первый микроволновой квантовый генератор — мазер* — на пучке молекул аммиака.

• Одновременно с ними Чарльз Таунс в Колумбийском университете проводил аналогичные эксперименты со светом, а не с микроволнами, поэтому его разработка называется лазер.**

*Мазер — это аббревиатура от английского названия Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление микроволн с помощью вынужденного излучения
**Лазер — это аббревиатура от английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света с помощью вынужденного излучения

 

Ч. Таунс

 

• Перейти к видимому свету было непросто, и ученым казалось, что этот один-единственный шаг, отделяющий их от победы, — невозможен. Но в итоге Басов и Прохоров обнаружили, что неоднородное магнитное поле усиливает излучение, и добились увеличения количества атомов в нем.

 

1. Ч. Таунс знакомится с лабораториями Н. Г. Басова и А.М. Прохорова; 2. Диплом лауреата Нобелевской премии

 

• За свои труды и разработки они получили Нобелевскую премию, разделив ее, впрочем, с тем же Чарльзом Таунсом. Советские ученые подкинули монетку — кто будет говорить, и в итоге отдуваться пришлось Николаю Басову. Прохоров был только рад: ораторствовать он не любил.

• Правда, первый работающий лазер вышел из рук малоизвестного тогда сотрудника корпорации Hughes Aircraft Теодора Меймана. Он использовал минерал рубин, который подходил в качестве активной среды для реализации задумки. Мейман поместил рубиновый столбик в спиральную трубку, дающую яркие световые вспышки. И 16 мая 1960 года первый в мире лазер выдал первый луч.

 

Т. Мейман со своим первым лазером

 

С момента изобретения лазера почти каждый год появлялись всё новые его виды, приспособленные для различных целей.

 

Почти все смартфоны сейчас — без собственной физической клавиатуры. Эту функцию уже заменяют виртуальные экранные клавиши. Но многим людям по-прежнему гораздо удобнее работать с внешней клавиатурой, поэтому ее покупают отдельно. Некоторые виды такой клавиатуры созданы на основе лазерных технологий: виртуальные буквы проецируются прямо на любую доступную в данный момент поверхность.

 

Виртуальная лазерная клавиатура Magic Cube

 

Популярность набирают и лазерные костюмы для вечеринок. Фирма Wei-Chieh Shih создала наряд, к которому прикреплены двести маломощных лазерных установок, которые могут генерировать лучи в разные стороны и освещать своим сиянием всё вокруг.

 

Лазерный костюм для вечеринок от Wei-Chieh Shih

 

Температура лазера может быть выше, чем в центре Солнца! Ученые уже нашли способ, при котором с помощью лазерного луча можно нагревать материалы до 15 миллионов градусов по Цельсию.

 

В мире растет обеспокоенность засильем космического мусора на орбите. Радикальное решение предложили специалисты из Китая: массово применить лазеры, которые раздробят крупные фрагменты на мелкие кусочки. Благодаря этому способу мелкий мусор либо сгорит в атмосфере Земли, либо его можно будет собрать и отправить в дальнейшее путешествие уже не на нашей орбите.

 

Лазерные шоу могут повредить ваш телефон. Ведь это же огромная энергия: сконцентрированный свет моментально сжигает сенсор камеры, поэтому рисковать всё-таки не следует.

 

Лазерное шоу

 

Научная ценность и практическая польза лазеров сейчас очевидна. Но когда-то Александр Прохоров и Николай Басов не побоялись рискнуть — и благодаря этому сейчас мы можем использовать лазеры в повседневной жизни.

текст: В. Разводовская   фото: www.lebedev.ru, novate.ru

 

 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: