Saladuslik valgus - laser

Jul 09, 2019

Jäta sõnum

20. sajandi inimeste ühe peamise leiutisena on laserid nüüd integreeritud majanduse ja ühiskonna kõikidesse aspektidesse. 2018. aasta Nobeli füüsikaauhind määrati kolmele teadlasele, kes tegid läbimurde laserfüüsika valdkonnas, rõhutades laserite olulist rolli.


Sõna otseses mõttes viitab laser valguse võimendamisele stimuleeritud kiirguse abil. Kui valgusvihk läbib eset, võib teatud eritingimustel tekkida stimuleeritud kiirgus ja kiiratud valgus on täpselt sama kui langev valgus. See protsess on nagu langeva valguse võimendamine läbi valguskloonimismasina.


Oma ainulaadsete optiliste omaduste tõttu on laser tuntud ka kui&": heledaim valgus GG",&"; kõige täpsem joonlaud GG"; ja&"kiireim nuga GG". Laseril on ka suurepärane suunavus. Näiteks on Maa Kuust umbes 380 000 kilomeetri kaugusel. Kui kasutatakse laserkiiritust, on Kuu pinnale moodustunud laik alla 2000 meetri. Samas olukorras on teiste valgusallikate tekitatud valguslaigud katnud juba terve kuu.


Alates esimese laseri leiutamisest 1960. aastal on lasereid laialdaselt kasutatud kiudoptilises kommunikatsioonis, iluasjades, trükkimisel, oftalmoloogilises kirurgias, relvades ja kaugtööstuses. 2018. aastal Nobeli füüsikapreemia laureaat Ashkin leiutas optilise tehnika 1980. aastatel, kasutades fokuseeritud laserit väikeste objektide nagu skorpion klammerdamiseks. Tänapäeval on kiirgus muutunud paljude füüsikute, keemikute ja bioloogide jaoks asendamatuks vahendiks, mis aitab neil aatomite, molekulide, bakterite, viiruste ja rakkudega täpselt manipuleerida, avades ukse mikroskoopilistele nähtustele.


Töörežiimi järgi saab laseri jagada pidevlaseriks ja impulsslaseriks. Impulsslaserid kuvatakse ajas üksteise järel valgusimpulssidena ja nende tippvõimsus on palju suurem kui pidevate laserite omal. Otse öeldes on pidev laser nagu 10 meetri sügavune rahulik veepind ja impulsslaser moodustab 1000 meetri kõrguse laine nagu 1 meetri sügavune veepind. Laseri impulsi laius võib olla lühem kui 1 pikosekund (1 pikosekund on võrdne ühe triljoniku sekundiga), isegi femtosekundini (1 femtosekund on võrdne ühe miljardiku sekundiga). Kontsentreerides energiat nii lühikese aja jooksul, võib tippvõimsust ette kujutada.


2018. aastal leiutasid kaks teist Nobeli preemia laureaati, Mulu ja Strickland, 1985. aastal kiibitud impulsside võimendustehnoloogia ja saavutasid ülilühikesed ja väga kõrge tippvõimsusega impulsid. See ülilühike suure tippvõimsusega laser võimaldab täpset lõikamist ja puurimist erinevatel materjalidel. Seda on laialdaselt kasutatud nägemise korrigeerimise laseroperatsioonides ja täppistöötluses, näiteks mobiiltelefoni ekraan ja sisemised väikesed osad. Mateeria sisemise dünaamilise protsessi uurimisel saab femtosekundiliste laserimpulsside abil pildistada aatomeid ja molekule, mis võimaldab teadlastel saada ülevaadet mikrokosmose saladustest.

Lisaks ehitavad paljud riigid heeliumi impulsside võimendustehnoloogia abil ülitugevaid laserseadmeid. Hiinal on selles valdkonnas väga kindel alus ja ta on viimastel aastatel saavutanud läbimurde tulemusi. Selle võimsa laserseadmega saab laboris luua äärmuslikke füüsilisi tingimusi ja loodetakse, et see avaldab uusi füüsikalisi seadusi.

Pole kahtlust, et rikkalik ja mitmekesine lasertehnoloogiate valik annab meile võimsa vahendi maailma mõistmiseks ja maailma muutmiseks. Usun, et teadlaste ühiste jõupingutustega tekib jätkuvalt maagilisem lasertehnoloogia.