Как устроен и для чего нужен лазер?

Лазер — это искусственный источник света, то есть что-то вроде лампы. Но в отличие от обычной лампочки, лазер не рассеивает свет в пространстве, а создает узкий пучок невероятно интенсивного света – лазерный луч. Такой луч обладает множеством замечательных свойств.

Об одном свойстве знает каждый, кто имел дело с лазерной указкой: лазерный луч распространяется на огромные расстояния, не теряя сфокусированности, - то есть, сохраняясь в виде узкого пучка света. Даже если направить лазерный луч на Луну (то есть на расстояние почти в 400 тысяч км), пятно света на ней не превысит диаметра в сотни метров. Впрочем, излучение большинства лазеров невидимо.

Еще одно важное свойство - интенсивность света в мощном лазерном луче может быть настолько велика, что он способен прожигать все, что попадается на его пути, даже камень и сталь. Поэтому лазеры применяются для резки или сварки в промышленности, а могут быть и грозным оружием.

Лазер – это генератор света, который преобразует закачанную в него энергию в одноцветный узконаправленный поток света - лазерный луч. Появление лазера было предсказано во множестве книг, от «Войны миров» Герберта Уэллса до «Гиперболоида инженера Гарина» Алексея Толстого. Но только в начале 1950-х ученые поняли, что вот-вот технологии позволят создать генератор необычайно мощного сфокусированного пучка света. И началась «лазерная гонка» - сами участники сравнивали ее с Олимпийскими играми, а слова «лазер» тогда еще не было, его придумали в 1957-м году. Ученые долго не могли подобать подходящий для создания лазера материал, который сможет впитывать энергию, а потом испускать свет.

Непосредственный предшественник лазера был изобретен в России – его назвали мазером. Это очень похожий на лазер прибор, только излучает он не световые волны, а радиоволны сантиметровой длины. Его разработали советские радиофизики Николай Басов и Александр Прохоров в 1954 году – и уже через десять лет получили за это Нобелевскую премию, ведь именно их работа привела к созданию лазера. Мазер считался чисто человеческим творением, но позже астрономы обнаружили, что огромные газовые облака размером в миллиарды километров излучают радиоволны, работая как мазеры.

А первый работающий лазер разработал Теодор Мейман, который в качестве материала выбрал рубин. Этот минерал представляет собой оксид алюминия с небольшой примесью хрома, который и придает ему красный цвет. Мейман напылил тонкий слой серебра на полированные параллельные торцы цилиндрика из синтетического рубина, создав таким образом зеркала, возвращающие свет в цилиндр. Но один из торцов-зеркал Мейман сделал полупрозрачным – луч должен выходить через него. Вокруг цилиндра Мейман обернул спираль лампы-вспышки, а сверху надел кожух с полированной зеркальной внутренней поверхностью, - так, чтобы свет мог выйти только из торца цилиндра с полупрозрачным зеркалом на конце. И все получилось - 16 мая 1960 года прибор Меймана испустил первый в мире лазерный луч красного цвета.

Конкуренты отстали ненадолго - уже в декабре 1960-го года в Лабораториях Белла был создан первый газовый лазер на смеси гелия и неона. Он был инфракрасным, вскоре лазеры научились испускать и синий цвет, а последним из всех – зеленый. Всего лишь за пять лет были разработаны полупроводниковые лазерные диоды, химические и газовые лазеры. Они быстро эволюционировали, становясь все дешевле и разнообразней.

Современная цивилизация немыслима без лазеров. Огромные и крошечные, они проникли повсюду, начиная с коррекции зрения или чтения и записи компакт-дисков и заканчивая измерением точного расстояния до Луны. Лазер обеспечивает нас высокоскоростным интернетом – без него не было бы волоконно-оптической связи. С помощью лазера удаляют опухоли и сводят татуировки. Лазер может быть детской игрушкой или украшением танцплощадки, лечить или убивать, разрезать и сваривать материалы на производстве. Его применяют при плавлении и закаливании металлов, в фотосъемке, навигации, микроэлектронике, – все перечислить невозможно.