Wer hat den Laser erfunden? Fakten und theoretischer Hintergrund

Die Hauptfrage, die heute beantwortet wird, lautet: Wer hat den Laser erfunden? Es enthält auch eine kurze theoretische Begründung und Gründe für die Erstellung eines solchen nützlichen Geräts.

Laseranwendung

Das moderne Leben ist ohne kleine Balken undenkbarkohärente Strahlung, die vom Laser erzeugt wird. Seine Schaffung führte zu einer Revolution, vor allem im Bereich der Information. Zuvor mussten Daten direkt auf die Oberfläche eines Materials aufgebracht werden - Papier, Ton, Stein. Jetzt passt jeder Text, jede Formel oder Tabelle auf ein sehr kleines Stück der optischen Platte. Demjenigen, der den Laser erfunden hat, verdanken wir moderne Methoden zur Übertragung von Informationen, Kommunikation, Unterhaltung und Reisen in Bildung und Wissenschaft. Das Schreiben und Lesen von Buchstaben und Zahlen erfordert nicht mehr die direkte Beteiligung des menschlichen Auges, ein Laserantrieb erledigt dies für Menschen.

Das Gerät selbst wird auch für viele andere Aktivitäten verwendet:

• zum Schneiden von Holz, Eisen, Kunststoff in der Produktion;
• zum Schweißen von Materialien untereinander;
• zum Zeichnen von Symbolen und Zeichen auf Metallteilen;
• für chirurgische Eingriffe.

Die Vorteile dieser Technologie sind unbestreitbar. Lassen Sie sich erklären, auf welche theoretischen und praktischen Schwierigkeiten der Erfinder des Lasers gestoßen ist.

Theoretischer Hintergrund

Im frühen zwanzigsten Jahrhundert gab die QuantenphysikAnstoß zum Studium der Mikrowelt. Beispielsweise waren Mitte der fünfziger Jahre Konfigurationen elektronischer Wolken aller verfügbaren chemischen Elemente bekannt. Wissenschaftler konnten die Wellenlänge eines Photons berechnen, das durch einen beliebigen Übergang gebildet wurde. Einstein hat unter anderem das Phänomen der stimulierten Emission vorhergesagt: Ein Elektron befindet sich in einem angeregten Zustand, ein entsprechendes Photon fliegt vorbei und „zwingt“ ein Elektron auf ein niedrigeres Niveau, auch wenn seine Lebensdauer noch nicht abgelaufen ist. Eine Besonderheit dieses Phänomens war eine erstaunliche Tatsache: Das zweite Photon wird mit dem ersten identisch sein. Es war sehr verlockend, einen Strom identischer Partikel zu bekommen. Es mussten jedoch einige praktische Probleme gelöst werden.

Der Pfad zum Erstellen des ersten Geräts

Man kann eindeutig sagen, wer den Laser erfunden hateinfach. Es war Theodore Harald Maiman, ein Physiker aus Los Angeles. Er war der erste, der einen funktionierenden Prototyp auf einer künstlichen Granate demonstrierte. Vor ihm haben jedoch andere Wissenschaftler viel getan:

1. A. Einstein sagte 1916 eine stimulierte Emission voraus.
2. P. Dirac beschrieb in einer von 1927 bis 1930 entwickelten Theorie mathematisch die Möglichkeit einer stimulierten Emission.
3. R. Landenburg und G. Kopfermann bestätigten 1928 experimentell die Existenz einer stimulierten Emission.
4. V. Fabrikant und F. Butaev schlugen 1940 vor, dass das Niveau der inversen Elektronenpopulation dazu beitragen wird, die stimulierte elektromagnetische Strahlung zu erhöhen.
5. A. Castler schlug 1950 vor, mithilfe des optischen Pumpens eine inverse Population zu erzeugen. Dafür erhielt er den Nobelpreis.
6. N.G. Basov, A.M. Prokhorov, Ch.Städte im Jahr 1954 demonstrierten einen Ammoniak-Mikrowellengenerator. Sie fügten eine positive Rückkopplung in Form eines Resonators hinzu. Diese Leistung brachte Wissenschaftlern auch den Nobelpreis ein.
7. T. Meiman stellte 1960 schließlich das erste Gerät auf der Basis eines mit Chrom dotierten künstlichen Rubins vor.

Zu sagen, dass derjenige, der den Laser 1960 erfunden hat, es allein getan hat, ist nicht ganz richtig.

Technische Hindernisse für die Erfindung

Nach einem bekannten Witz,Theoretische Physiker geben nur sehr wenig Material aus. Sie brauchen nur Papier, einen Bleistift und einen Radiergummi. Die von ihnen vorhergesagten Phänomene müssen jedoch in der Praxis bestätigt werden. Das ist oft sehr schwierig. Zum Beispiel, um das Vorhandensein von Gravitationswellen zu bestätigen, konnte nur im 21. Jahrhundert, obwohl Einstein ihre Anwesenheit zu Beginn des 20. Jahrhunderts vorschlug. Der Erfinder des Lasers und seine Vorgänger lösten die folgenden technischen Probleme:

1. Suchen Sie nach Materialien mit Populationen auf umgekehrter Ebene.
2. Auswahl von stabil arbeitenden Quellen für das optische Pumpen.
3. Kristallwachstum mit gewünschten optischen Eigenschaften für das Laser-Arbeitsfluid.
4. Zeichnen an den Enden des Kristalls mit einem vorgegebenen Reflexionskoeffizienten, um einen optischen Resonator zu erzeugen.

Alle diese Aufgaben werden derzeit erfolgreich gelöst und bereiten Wissenschaftlern keine Schwierigkeiten.

Laser und Weltraum

Einmal waren alle Schwierigkeiten hinter sich gelassen, undGeräte fest im Alltag verankert, hat sich das Raumwissen der Menschheit verzehnfacht. Wenn Sie sich erinnern, in welchem ​​Jahr der Laser erfunden wurde, wird sofort klar, warum sich das Weltraumprogramm vieler Länder in den 1960er Jahren so aktiv entwickelte. Neben einer signifikanten Gewichtsreduzierung der Ausrüstung aufgrund von Halbleiter- und Laserbauelementen haben die spektrale Reinheit und Kohärenz der erzeugten Strahlen dazu beigetragen, unser Wissen über den die Erde umgebenden Raum zu verbessern. Dank moderner Geräte wissen Wissenschaftler jetzt genau, wie sich alle Planeten, Asteroiden und Kometen des Sonnensystems zusammensetzen. Auch Methoden zur Bestimmung der Entfernung zu Sternen und Galaxien sind jetzt viel genauer. Das Potenzial für Laseranwendungen ist unbegrenzt.