Лазер

Лазер

Любое современное шоу, будь то обычная дискотека в ночном клубе или грандиозная пати-вечеринка на открытом воздухе, не обходится без светомузыки в виде лучей лазера. Если раньше организаторы могли обойтись обычным зеркальным шаром, который отбрасывал однообразные световые блики, то сегодня приходится искать более оригинальные решения. Компания Robolight занимается производством сложного светового оборудования – у нас вы найдете лазерные проекторы, как для домашнего использования, так и для серьезных ночных заведений с большим количеством посетителей.

История создания лазера

Точкой отсчета изобретения лазерных лучей следует считать 1917 год, когда Эйнштейн ввел в физику теорию воздействия на молекулы вынужденного излучения. Его гипотеза гласит о том, что под воздействием электромагнитного поля атом может переходить в различные энергетические состояния и при этом поглощать или испускать фотоны. Кроме того великий ученый предположил, что атом может испускать фотоны спонтанно без воздействия на него каких-либо вынужденных излучений. На основании этой гипотезы в 1939 году физик из СССР В. Фабрикант вычислил – чтобы усилить электромагнитное излучение, необходимо пропустить его через вещество.

Следующим этапом в истории изобретения лазера является создание мазера (первые буквы от словосочетания Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Этот прибор был сделан практически одновременно в Советском Союзе (Н. Басовым и А. Прохоровым) и в Америке (Ч. Таунсом). Правда, в нашей стране его называли не мазер, а молекулярный генератор. Мазер усиливал излучение в сверхвысокочастотном диапазоне и стал родоначальником квантовой электроники.

В середине прошлого века на смену молекулярным пришли квантовые генераторы, работающие в оптическом диапазоне. И только в 1960 году американцам удалось создать первый газовый лазер, который мог генерировать оптическое излучение в гелиево-неоновой газовой смеси. Именно тогда прибор и получил название «LASER», которое произошло из аббревиатуры «MASER» путем замены Microwave (микроволны) на Light (световые волны).

Принцип работы лазера

Чтобы не запутаться в многочисленных постулатах квантовой физики, рассмотрим работу самого простого лазера.

Переходу атома из обычного состояния в возбужденное, сопутствует его переход на более высокий энергетический уровень и поглощение фотона веществом.

Для электрона несвойственно находиться в возбуждении - он всегда стремиться вернуться в свое основное состояние (поэтому время пребывания электрона в возбужденном состоянии длиться всего лишь одну наносекунду). Во время возвращения электрона на обычный для него низкий уровень энергии происходит самопроизвольная вспышка квантового излучения.

Индуцированное (вынужденное) излучение, которое было открыто Эйнштейном, происходит под воздействием внешнего электромагнитного излучения на электрон, который уже находится в состоянии возбуждения. В результате, он переходит на более низкий уровень энергии и испускает фотон, который когерентен фотону, спровоцировавшему этот переход – получается, что в одном направлении движется уже два фотона. Один из этих фотонов бьет в расположенный рядом атом и также вызывает испускание из него еще одного (уже третьего) фотона и т. д. В итоге даже незначительное внешнее излучение вызывает лавинообразное усиление потока света, в котором движется огромное количество фотонов с одинаковой направленностью и энергетическим значением. Так получается когерентное излучение.

Непременным условием для возникновения такого излучения и усиления светового потока является количественное преобладание «возбужденных» атомов над «спокойными». При возбуждении большинства атомов происходит, так называемая, инверсия населенности вещества. Если подвергнуть такое вещество дополнительному облучению, то начнут преобладать переходы атомов с верхних уровней энергии на более низкие. А это, в свою очередь, будет способствовать усилению светового потока.

Процесс приведения вещества в состояние инверсной населенности называется накачкой. Методы накачки отличаются разнообразием и зависят от разновидности лазера, но в основном применяется электрический ток/разряд, химические реакции, пучок релятивистских (ускоренных) электронов или электромагнитное излучение.

Основные виды лазеров

Полупроводниковые лазеры работают в видимом и инфракрасном диапазоне, имеют высокий показатель преобразования электроэнергии в когерентное излучение. Такие лазеры позволяют легко управлять световым пучком и перестраивать частоты излучения. Что касается недостатков, то полупроводниковые лазеры обладают относительно низкой направленностью излучения.

Газовые лазеры генерируют монохроматичное излучение с высокой направленностью светового пучка. Такие лазеры обладают высокой оптической однородностью газовой среды, а потому незаменимы в научно-технических областях, где нужно высокоточное излучение (например, в лазерной хирургии). Наиболее распространенным является гелиево-неоновый лазер, который выполнен в виде газоразрядной трубки, заключенной в оптический резонатор.

Кроме того, широкое распространение получили жидкостные и твердотельные лазеры, которые называются так в связи с применением в них твердой или жидкой рабочей среды.

Сферы применения лазеров

Лазеры нашли широкое применение в различных сферах нашей жизни:

- лазерная гироскопия,

- обработка материалов, сверление отверстий и сварка,

- лазерная хирургия и ретинопатия (воздействие на раковые опухоли),

- лазерная связь,

- цифровая голография и другие области науки и техники.

В нашей компании имеются многоцветные аналоговые и графические лазеры, которые производят оригинальные световые и 3D-эффекты и могут использоваться в любых погодных условиях. Купите лучевой, анимационный или заливочный лазерный проектор и ваша дискотека превратиться в грандиозное шоу, которое надолго запомниться вашим посетителям.