Коротко про лазери
Сьогодні ця технологія на основі світла є практично всюди, у різних сферах нашого життя – у сканерах продуктових магазинів, інтернет-з'єднанні, камерах заднього виду в автомобілях, у медичних пристроях, комп'ютерах та зброї. Усвідомлюєте ви це чи ні, але ви взаємодієте з лазерами щодня. Вони допомогли побудувати сучасний, глибоко взаємопов'язаний світ, у якому ми живемо.
Дивіться також Вчені кажуть, що загублені бомби часів світових воєн мають усе більше шансів вибухнути
Слово "laser" насправді є абревіатурою, котра означає "light amplification by sustained emission of radiation" або "посилення світла шляхом постійного випромінювання". Лазери працюють, змушуючи енергійні частинки вібрувати, або "осцилювати", синхронно, що означає, що піки та спади світлових хвиль, які вони випромінюють, вишиковуються в лінію (синхронізуватись). Уявіть собі велику кількість людей, які марширують строєм, у порівнянні з хаотичним натовпом людей на міській площі. Це виділяє переваги лазерного світла на фоні некогерентного білого світла, до якого ми звикли.
Коли електрони у вібраційно синхронізованих атомах досягають свого найвищого енергетичного стану, вони несподівано повертаються назад до стану з низькою енергією в унісон, випромінюючи при цьому особливу форму світла. Лазерний пристрій потім очищає це світло, відбиваючи його між двома дзеркалами, перш ніж використовувати. Це і є те світло, яке ви бачите, коли воно виходить, наприклад, із лазерної указки.
Фундаментальна фізика, що лежить в основі лазерної технології, відома вже більше століття. Теорія була вперше запропонована Альбертом Ейнштейном у 1917 році. Але дослідникам знадобилося майже чотири десятиліття, щоб втілити ці теоретичні ідеї в життя.
Що було до
До лазерів існували мазери (maser) — схожа технологія, яка використовує мікрохвилі замість видимого світла. Перший функціональний мазер був побудований у 1954 році групою вчених з Колумбійського університету. Цей пристрій використовував пучок високоенергетичних молекул аміаку та порожнистий корпус, який називався резонансною порожниною, щоб змусити мікрохвилі коливатися разом. Однак його вихідна потужність була крихітною — лише близько 10 нановатів. Це більш ніж у мільярд разів менше, ніж потужність, необхідна для ввімкнення звичайної лампочки. Найпотужніші у світі лазери, навпаки, можуть виробляти до 10 петаватів — близько десятої частини потужності Сонця.
Щоб створити потужніший мазер, вчені почали вивчати різні частоти електромагнітного спектра. У 1960 році народився "оптичний мазер", який і отримав назву "лазер". Не всі лазери працюють у спектрі видимого світла, але всі вони використовують частоти вище мікрохвильового випромінювання.
Лазери мають кілька переваг над мазерами. Крім того, що вони вміщують більше енергії в промені завдяки коротшій довжині електромагнітних хвиль, лазери легше будувати і ними легше точно керувати. Хоча мазери все ще іноді використовуються для таких речей, як радіотелескопи і зв'язок у далекому космосі, лазери сьогодні набагато поширеніші.
Що далі
Майбутнє лазерних технологій виглядає не менш безхмарним. Деякі дослідники вивчають її потенціал для візуалізації екзопланет далеко за межами нашої Сонячної системи. Учені також працюють над проєктом мініатюризації лазерів, щоб зробити центри обробки даних меншими і набагато енергоефективнішими, тим самим зменшивши викиди парникових газів.
Але ця технологія може мати застосування, про яке ми ще навіть не мріяли. Використання лазерів сьогодні обмежується лише вашою власною уявою.