Будь-яке сучасне шоу, будь то звичайна дискотека в нічному клубі або грандіозна паті-вечірка на відкритому повітрі, не обходиться без світломузики у вигляді променів лазера. Якщо раніше організатори могли обійтися звичайним дзеркальним кулею, який відкидав одноманітні світлові відблиски, то сьогодні доводиться шукати більш оригінальні рішення. Компанія Robolight займається виробництвом складного світлового обладнання - у нас ви знайдете лазерні проектори, як для домашнього використання, так і для серйозних нічних закладів з великою кількістю відвідувачів.
Історія створення лазера
Точкою відліку винаходу лазерних променів слід вважати 1917 рік, коли Ейнштейн ввів у фізику теорію впливу на молекули вимушеного випромінювання. Його гіпотеза свідчить про те, що під впливом електромагнітного поля атом може переходити в різні енергетичні стану і при цьому поглинати або випромінювати фотони. Крім того великий вчений припустив, що атом може випускати фотони спонтанно без впливу на нього будь-яких вимушених випромінювань. На підставі цієї гіпотези в 1939 році фізик з СРСР В. Фабрикант обчислив - щоб посилити електромагнітне випромінювання, необхідно пропустити його через речовину.
Наступним етапом в історії винаходу лазера є створення мазера (перші букви від словосполучення Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Цей прилад був зроблений практично одночасно в Радянському Союзі (Н. Басовим і А. Прохоровим) і в Америці (Ч. Таунсом). Правда, в нашій країні його називали не мазер, а молекулярний генератор. Мазер посилював випромінювання в надвисокочастотному діапазоні і став родоначальником квантової електроніки.
Принцип роботи лазера
Щоб не заплутатися в численних постулатах квантової фізики, розглянемо роботу найпростішого лазера.
Переходу атома зі звичайного стану в збуджений, супроводжує його перехід на більш високий енергетичний рівень і поглинання фотона речовиною.
Для електрона невластиво перебувати в порушенні - він завжди прагнути повернутися в своє основне стан (тому час перебування електрона в збудженому стані тривати всього лише одну наносекунду). Під час повернення електрона на звичайний для нього низький рівень енергії відбувається мимовільна спалах квантового випромінювання.
Індуковане (вимушене) випромінювання, яке було відкрито Ейнштейном, відбувається під впливом зовнішнього електромагнітного випромінювання на електрон, який вже знаходиться в стані збудження. В результаті, він переходить на більш низький рівень енергії і випускає фотон, який когерентний фотону, спровокував цей перехід - виходить, що в одному напрямку рухається вже два фотона. Один з цих фотонів б'є в розташований поруч атом і також викликає випускання з нього ще одного (вже третього) фотона і т. Д. В результаті навіть незначне зовнішнє випромінювання викликає лавиноподібне посилення потоку світла, в якому рухається величезна кількість фотонів з однаковою спрямованістю і енергетичним значенням. Так виходить когерентне випромінювання.
Неодмінною умовою для виникнення такого випромінювання і посилення світлового потоку є кількісне переважання «порушених» атомів над «спокійними». При порушенні більшості атомів відбувається, так звана, інверсія населеності речовини. Якщо піддати таку речовину додаткового опромінення, то почнуть переважати переходи атомів з верхніх рівнів енергії на нижчі. А це, в свою чергу, буде сприяти посиленню світлового потоку.
Основні види лазерів
Напівпровідникові лазери працюють у видимому і інфрачервоному діапазоні, мають високий показник перетворення електроенергії в когерентне випромінювання. Такі лазери дозволяють легко управляти світловим пучком і перебудовувати частоти випромінювання. Що стосується недоліків, то напівпровідникові лазери мають відносно низьку спрямованістю випромінювання.
Газові лазери генерують монохроматичності випромінювання з високою спрямованістю світлового пучка. Такі лазери мають високу оптичної однорідністю газового середовища, а тому незамінні в науково-технічних областях, де потрібно високоточне випромінювання (наприклад, в лазерної хірургії). Найбільш поширеним є гелієво-неоновий лазер, який виконаний у вигляді газорозрядної трубки, укладеної в оптичний резонатор.
Крім того, широке поширення набули рідинні і твердотільні лазери, які називаються так в зв'язку із застосуванням в них твердої або рідкої робочого середовища.
