L'étude de la science laser

Les lasers sont des dispositifs qui émettent des faisceaux étroits de rayonnement électromagnétique intense (lumière). Le terme laser bleu puissant a pour origine un acronyme de "amplification lumineuse par émission stimulée de rayonnement". Un faisceau laser a la propriété spéciale que les ondes lumineuses émises sont toutes en phase l'une avec l'autre - cohérente - et généralement d'une longueur d'onde, ou couleur. Il existe de nombreux types de lasers, des installations géantes qui émettent de puissantes impulsions de rayonnement à haute énergie, comme les rayons X, vers de minuscules dispositifs gravés sur des puces à semi-conducteurs produisant de la lumière infrarouge.

De nombreux types différents de matériaux peuvent être fabriqués à "lase" - tels que les gaz, les solides cristallins, les verres et les polymères - et dont on utilise dépend de l'application. Certains lasers sont conçus pour émettre un faisceau continu tandis que d'autres peuvent cracher des impulsions rapides de lumière qui sont ultra-courtes. Les longueurs d'onde de la lumière générée par certains types de laser peuvent même être "accordées" pour des applications spécifiques, ce qui les rend extrêmement polyvalents.

Les lasers offrent un moyen de générer, contrôler et diriger la lumière intense de façon remarquable, mais quand ils ont été inventés, les physiciens ne savaient pas à quoi ils pouvaient servir, ils étaient décrits comme une «solution à la recherche d'un problème». En fait, bien que le premier gant laser pas cher ait été construit dans les années 1950, les applications pratiques ne sont apparues que quelques décennies plus tard - comme c'est souvent le cas en science. Depuis, les lasers sont devenus omniprésents et sont au cœur de nombreuses technologies utilisées dans les domaines de la fabrication, des communications, de la médecine et du divertissement.

Aujourd'hui, les lasers sont des outils clés pour manipuler et communiquer l'information (dans les lecteurs de CD et DVD, les lecteurs de codes à barres des supermarchés et les télécommunications à large bande), de mesure (études et études environnementales), d'analyses chimiques (d'aliments, de spécimens médicaux et de matériaux) Dans la transformation des matériaux (soudage, découpage et gravure, impression et chirurgie).

La recherche sur les lasers se poursuit rapidement - de nouveaux types de laser sont développés avec une variété de caractéristiques et d'applications potentielles. Dans certains cas, le résultat est un appareil portable moins cher et plus compact conçu pour une utilisation spécifique, ou un laser plus puissant utilisé pour produire de l'énergie, par exemple. Les départements de physique universitaire du Royaume-Uni sont à l'avant-garde de nombre de ces domaines. En particulier, les physiciens de la Centrale Laser Facility (CLF) du Laboratoire Rutherford Appleton développent de nouveaux systèmes laser à haute puissance et les rendent disponibles pour la recherche pure et appliquée.

Le laser aurait jamais été développé sans une compréhension profonde d'un domaine de la physique de base - la théorie quantique. Le principe du viseur laser airsoft remonte à plus célèbre physicien du monde, Albert Einstein, qui en 1917 a proposé une théorie de la lumière de l'émission stimulée. Précédemment montré Einstein HAD Cette lumière était composée de petits paquets d'énergie appelés photons onde (la longueur d'onde en fonction de l'énergie).

Je théorisé que si les atomes qui jusqu'à l'excès d'énergie matériel et sont donnés afin émettent des photons, les photons Ces Atoms à proximité pourrait stimuler encore à émettre des photons, ce qui crée un effet de cascade. Tous les photons aurait la même énergie et la longueur d'onde et se déplacer hors de la même direction.

Cependant, il a fallu attendre 40 ans plus tard Physiciens qui étaient en mesure de se convertir en esta laser pensée pratique. Le principe est que les matériaux «actifs» doivent d'abord être pompé avec l'énergie d'une autre source de lumière ou un courant électrique. La lumière d'émission stimulée OBTENU est amplifié par alors rebondir la lumière avant et en arrière à travers les matériaux lasers dans une cavité en miroir, l'émission de façon plus stimulant, avant qu'il échappe à travers une section de miroir transparent comme un faisceau laser. Un dispositif qui a été amplifié micro-ondes construit en 1953 par Charles Townes et ses collègues de l'Université de Columbia. Townes a partagé le prix Nobel de physique en 1964 à Nikolay Basov et Aleksandr Avec Prochorov de l'Institut Lebedev à Moscou (OMS Indépendamment également démontré ce que l'on appelle un maser).

Les prochaines années ont vu une course pour construire le premier laser de lumière visible. Theodore Maiman à Hughes Research Laboratories en Californie Townes et son équipe coiffer au poteau Quand je construit le premier laser à travailler en 1960 en utilisant le rubis comme un milieu actif - Qui devrait être, Bien que décomptées pour l'invention du laser a été alors vivement contestée.

Au départ, le concept de laser n'a pas été prise très au sérieux, NEANMOINS les années 1960 ont vu une expansion énorme dans la recherche laser ultra puissant 30000mW Y compris le développement des lasers à gaz de grande puissance, les lasers chimiques et des lasers à semi-conducteurs. Cependant, ils étaient encore Spécialisé recherche plutôt des outils. Dans les années 1970, les lasers à semi-conducteurs à la température ambiante qui a travaillé a été élaboré et esta conduit à l'avènement du disque compact (CD).

Sans la découverte des lasers, la clé champ entier de Atomes Froids n'aurait jamais ouvert. La recherche dans ce domaine a conduit à l'attribution du prix Nobel de physique Plusieurs, friandises, y compris la découverte de condensats de Bose-Einstein (BEC). BEC a ouvert la porte à une multitude d'applications: tels que les lasers à atomes, horloges atomiques et l'amélioration des ordinateurs quantiques.

Aujourd'hui, les lasers à diode à semi-conducteurs sont le type le plus commun, trouvé dans l'industrie, le commerce et la maison.