+7 (495) 955-55-47
+7 (916) 150-50-48
info@lazerstudio.ru


Новый сайт
10 Май 2011

Мы полностью поменяли сайт. Добавили новые рубрики и образцы продукции

Тактильные таблички
23 Март 2011

Наша мастерская принимает заказы на изготовление тактильных табличек.

Гардеробные номерки
01 Март 2011

При заказе гардеробных номерков изготовление макета и образца бесплатно

Наши проекты

Мастерская тиснения

История лазера
Современный мир невозможно представить без использования лазера. Вы пользуетесь ноутбуком, принтером или DVD-плеером? Здесь используется лазер. Вас покорило лазерное шоу в цирке? Это тоже лазер. Мы знаем, что лазер применяется в медицине, астрономии, металлургии, науке. Лазер – это потрясающее открытие двадцатого века, а ведь всего полвека назад человечество не представляло, что такое возможно. Но очень немногие смогут ответить, что же такое лазер и как он был изобретен.
Еще в 1951 году американский ученый Чарльз Таунс сказал, что лазеры – «готовые решения еще не известных проблем». Слово лазер – это аббревиатура от light amplification by stimulated emission of radiation, что означает усиление света посредством вынужденного излучения. Возможно, любителям физики сразу станет понятно, о чем речь, но нам простым обывателям такая расшифровка ни о чем не говорит. Не помогает и определение, что лазер – это генератор когерентного излучения.
Начнем по порядку, в далеком 1917 году гениальный ученый Альберт Эйнштейн выдвинул новую необычную теорию вынужденного излучения, в которой он предполагал, что электроны можно «заставить» излучать свет определенной длины волны. Все знают, что периодически электроны способны излучать свет, но Эйнштейн первый задумался о возможности сделать этот процесс направленным и контролируемым. Следующие долгих тридцать лет ученые из разных стран настойчиво трудились над воплощением этой теории в реальность и создании необходимого устройства. Удача улыбнулась одновременно русским ученым Н.Г.Баскову и А.М.Прохорову и американскому исследователю Ч.Х.Таунсу в 1951 году. Они создали необходимый усилитель на молекулах аммиака. Это и был самый первый лазер, который получил название мазер. Для того чтобы понять принцип его работы, надо вспомнить школьные уроки физики и химии. Что такое свет? Это поток частиц, которые испускают атомы, физики называют эти частицы фотонами. Сразу необходимо представить, что это не кусочек вещества, а крошечная волна, которая обладает энергией. Эту энергию фотон «берет» у атома. Стабильные атомы не имеют лишней энергии и могут существовать в таком состоянии бесконечно долго. Но в природе существует и другое, «возбужденное» состояние атома, при этом атом обладает избытком энергии. Такой атом стремится снова вернуться в стабильное состояние и самопроизвольно излучает фотон. Это обычное природное состояние атомов, периодически они переходят из одного состояния в другое и обратно. Но возможен и другой процесс. Представьте «возбужденный» атом, мимо него плавно проплывает свободный фотон и они сталкиваются, в результате столкновения, «возбужденный» атом излучает фотон и переходит в стабильное состояние. Теперь у нас уже два свободных фотона, которые абсолютно идентичны. Рано или поздно они столкнуться со следующими двумя «возбужденными» атомами и свободных фотонов станет четыре, дальше процесс идет в геометрической прогрессии. В результате мы получим большое количество фотонов имеющих одинаковые характеристики и образующих одноцветное излучение. Для создания среды из «возбужденных» молекул ученые использовали специальное электрическое поле.
Особый интерес вызывают свойства этого излучения, которые объясняют, почему лазерное излучение столь уникально. Лазерное излучение имеет одну длину волны и одну частоту. На практике это означает, что лазерный луч можно сфокусировать в точку диаметром 0,001мм. Для примера, человеческий глаз может различить точку диаметром 0,1мм, что в сто раз меньше, чем возможности лазера. Любой другой источник света испускает волны разной длины. Плотность энергии, при фокусировке лазерного луча на точку 1 микрон, превышает плотность энергии ядерного взрыва. Еще одно интересное свойство – это стабильность излучения. Независимо от того передается излучение на 1 м или на 100 км, его частота и амплитуда остаются неизменными. Именно это свойство лазерного излучения позволяет использовать его для астрономических исследований. Несмотря на бескрайность космических просторов, лазерный луч не ослабевает и не меняется, что позволяет получать реальную информацию. Кроме того, лазерное излучение имеет высокую температуру, что связано с мощностью излучения. Именно это свойство позволяет использовать лазер для резки самых прочных веществ и химических соединений.
Первый победный шаг был сделан, устройство было изобретено и оно работало на благо человечества. Каждый последующий год ученые работали над усовершенствованием лазера. Первый оптический лазер был создан в 1960 году американским ученым Т.Г.Мейманом. Мощная лампа накачивала энергию в кристалл рубина, его торцы были посеребряны, что создавало эффект зеркала, одна грань была полупрозрачная. «Возбужденные» атомы излучают фотоны, которые многократно отражаются от граней рубина, в результате остаются только фотоны, имеющие одинаковые параметры. Для производства твердотельных лазеров на сегодняшний день используют рубины, стекло с примесью неодима или гранат.
Газовый лазер был создан также в 1960 году группой ученых из США. Они использовали смесь неона и гелия. Именно эта смесь позволила создать лазеры, излучающие непрерывные красные лучи. Все мы видели в боевиках оружие с лазерным прицелом, там всегда можно увидеть красную точку. Другие смеси газов дают другие цвета, например, аргон – синий свет, криптон — жёлтый, а пары меди – зелёный. Возбуждение атомов происходит благодаря тлеющему электрическому заряду.
Уже в 1961 году лазеры появились на рынке. Perkin-Elmer, Spectra-Physics и Trion Instruments Inc. – это первые компании, которые вывели лазер на коммерческий уровень. К концу 1962 года мировой объем лазерных продаж составлял один миллион долларов. Каждое новое открытие находит свое применение. В 1964 году изобретен СО2 лазер.
Примером рабочих веществ для жидкостного лазера может быть раствор солей неодима и анилина. Такие лазеры получили название лазера на красителях. Самые крошечные лазеры – полупроводниковые. В один спичечный коробок можно сложить несколько десятков лазеров. Полупроводниковые лазеры работают на электрической энергии.
В истории лазера следующим заметным шагом было появление лазерных дисков в 1978 году, это изменило мир. Теперь огромная библиотека может уместиться у вас в кармане. Компания Philips начала массовое производство CD-плееров. Огромные массивы информации внезапно стали компактными и транспортабельными в любую точку земного шара.
В 2009 году NASA запустило новую программу по исследованию лунной поверхности. Для этого использовали лазерное излучение.
На сегодняшний день исследования и усовершенствования лазера продолжаются. Классификация лазеров содержит более десяти разновидностей устройств, которые работают на разных средах и используют разные накачки.
Спектр использования лазера на сегодняшний день необычайно велик. Каждый лазер находит свою сферу применения. В быту мы используем лазеры для записи и считывания компакт-дисков, каждый современный компьютер или ноутбук оснащен CD-ROM, в магазинах мы ежедневно сталкиваемся с лазером на кассе, где он используется для считывания штрих-кодов, на семинарах и тренингах лазер часто используют в качестве указки, лазерные принтеры позволяют печатать качественно и быстро. В промышленной сфере лазерное излучение используют для резки твердых сплавов, для сварки материалов, которые невозможно соединить обычным путем, например металл и керамика, для пайки. Лазер используют для повышения износостойкости материала, например, ваккумно-лазерное напыление, легирование. Широко распространено использование лазера в микроэлектронике. Лазер используют для маркировки и гравировки изделий, как в промышленных, так и в творческих целях. Лазер позволяет автоматизировать процесс и достичь высокой точности и производительности, не деформируя материал. Использование лазера в астрономии позволило точно узнать расстояние от Земли до Луны, изучить поверхности других планет Солнечной системы, получить дополнительные сведения о строении атмосферы Земли. Неоценимо значение лазерного излучения в науке. Лазер позволяет катализировать химические реакции, делать открытия в биологии. Лазер активно применяется в медицине для лечения офтальмологических, гинекологических и других заболеваний. Косметологи с помощью лазера получили максимальные возможности для лечения и удаления дефектов.
В будущем ученые хотят использовать лазер для создания управляемого термоядерного синтеза. Стремительно расширяется использование лазерного излучения и в военных целях.


© LazerStudio.ru 2009-2011
+7 (495) 955-55-47, +7 (916) 150-50-48
г. Москва, 5-й Донской проезд, д. 15
|
|
|