2013.06.17

"Nie jestem zbyt skomplikowany" Wywiad z Laserem

Jak przystało na porządny i prężny serwis informacyjny, w tym miejscu publikujemy wywiady i rozmowy ze znanymi (albo i nie)... urządzeniami. Na pierwszy ogień, w cyklu „Wywiad z…” idzie laser. Ciekawe co nam powie o sobie, swojej roli w naszym życiu i planach na przyszłość?

TWiNN SCiENCE: Spotykamy się dzisiaj ze znanym i niezwykle pożytecznym gościem. Poprosiliśmy go, aby opowiedział nieco o sobie.

Nazywam się LASER. Moje imię wzięło się od pierwszych liter angielskich słów: LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION… co w języku polskim oznacza: WZMOCNIENIE ŚWIATŁA PRZEZ WYWOŁANIE WYMUSZONEJ EMISJI.

TS: Jak to działa?

Zdarza się często tak, że kwant promieniowania, np. światła trafia w elektron krążący wokół atomowego jądra. Trafiony elektron pochłania go wtedy a jednocześnie przeskakuje na inną orbitę. Mówimy wówczas, że atom jest WZBUDZONY. Najlepsze jest to, że taki elektron sam wysyła kwant światła i to dokładnie taki sam, jaki pochłonął! Po czym znów wraca na swą poprzednią orbitę. Tak odbywa się POCHŁANIANIE i EMISJA, czyli: wysyłanie światła przez materię…

Zasadą mojego działania jest właśnie to zjawisko: jeśli obok wzbudzonego atomu przelatuje kwant światła, w tym samym momencie atom wyrzuca swój kwant światła w kierunku takim samym (to bardzo ważne!) jak ten przelatujący. Brzmi skomplikowanie?

TS: Prawdę mówiąc: dość skomplikowanie.

Ale z technicznego punktu widzenia nie jestem urządzeniem bardzo skomplikowanym. Zasadniczym elementem mojej konstrukcji jest przeważnie pręt, wykonany np. z rubinu lub specjalnego szkła albo rurka wypełniona gazem – dwutlenkiem węgla lub mieszaniną neonu i helu. Fachowo nazywamy to substancją roboczą.

Pręt lub rurka owinięta jest jakby spiralną lampą błyskową, zupełnie podobną do tej, której używacie przy fotografowaniu. To właśnie błyski tej lampy, wzbudzają elektrony krążące wokół atomowych jąder.

Gdy w ten sposób wywoła się we wzbudzonym materiale LAWINĘ KWANTÓW WYMUSZONYCH, wygenerowany zostanie z niego cienki, zwarty lecz niezwykle potężny strumień światła, który nazywamy: LASEROWYM.

TS: Jednak konstruuje i buduje się też lasery, których światło wzbudzane jest też w inny sposób…

W małych laserach PÓŁPRZEWODNIKOWYCH elektrony wzbudzane są przez prąd elektryczny, a w laserach JĄDROWYCH – do atakowania elektronów wykorzystywany jest strumień neutronów. Ale zawsze intensywny promień laserowego światła powstaje na skutek emisji wymuszonej: wzmocnienie światła poprzez wymuszoną emisję promieniowania. Promieniowania, które ma charakterystyczne właściwości, trudne lub wręcz niemożliwe do osiągnięcia w innych typach źródeł światła. Jest spójne w czasie i przestrzeni, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności.

TS: Gdzie najczęściej można was spotkać?

We współczesnym świecie my, lasery o różnych typach i konstrukcjach, używani jesteśmy w wielu dziedzinach techniki: potrafimy ciąć najtwardsze materiały, przenosić ogromne ilości informacji na znaczne odległości, mierzyć z dużą dokładnością odległości między planetami, na przykład między Ziemią a Księżycem, rozpalać do niesamowitych temperatur plazmę po to, by mogła w niej zachodzić kontrolowana reakcją termojądrowa.

TS: Czy lasery znajdziemy też w naszym najbliższym otoczeniu i w codziennym życiu?

Oczywiście! Pracujemy w odtwarzaczach płyt z zapisanymi danymi, muzyką czy obrazem wideo. Posługujecie się nami używając jako świetlnych wskaźników przy prezentacjach. Lekarze korzystają z laserów przy wykonywaniu trudnych i delikatnych operacji, na przykład oczu.

TS: Nie może się bez nich obejść żaden szanujący się zakon Rycerzy Jedi…

Moc jest z nami, to prawda. Ale też cały czas się rozwijamy: niewątpliwie ciekawymi są konstrukcje laserów gazowych. Pierwszym działającym laserem tego typu – naszym pradziadkiem - był skonstruowany w roku 1960 laser helowo-neonowy. Stworzył go zespół pod kierownictwem Ali Javan z Laboratorium Bella.

Nasi helowo neonowi bracia od lat pracują w waszych szkołach, pomagając w nauce na lekcjach fizyki. Jestem jednym z nich: możecie obejrzeć mnie na fotografiach i zobaczyć jak jestem skonstruowany.

TWiNN SCiENCE: Dziękujemy za rozmowę i wspaniałą historię

Do zobaczenia.

Słowniczek:

Atom – podstawowy składnik materii. Nazwa (z j. greckiego) oznacza „niepodzielny” i dziś nie do końca jest prawdziwa, ale w czasach gdy ją sformułowano – tak właśnie myślano o atomach: najmniejszych, niepodzielnych cząstkach materii. Pojedynczy atom składa się z dodatnio naładowanego jądra, zawierającego w sobie protony i neutrony oraz z chmury elektronów (o ujemnym ładunku elektrycznym) krążących wokół jądra.

Elektron – cząstka elementarna posiadająca ujemny ładunek elektryczny. W klasyfikacji zaliczany jest do leptonów. Uporządkowany ruch elektronów nazywamy prądem elektrycznym.

Jądro atomowe – główna, centralna część atomu, wewnątrz której znajdują się tzw. nukleony, czyli: protony i neutrony. Jądro atomu posiada dodatni ładunek elektryczny. Mimo bardzo małych rozmiarów skupia w sobie prawie całą masę atomu.

Kwant – najmniejsza porcja energii jaką może wyemitować (lub pochłonąć) cząstka elementarna, atom itp. Koncepcja kwantowej natury emisji i absorpcji promieniowania została sformułowana przez M. Plancka, w formie teorii uformował ją A. Einstein.