Лазер: История и применение

0

За полвека лазеры нашли применение в производстве, науке, медицине, развлечениях и обеспечении безопасности; они считывают штрих-коды с упаковок товаров, записывают и читают оптические диски, работают в лазерных принтерах, создают голограммы, помогают при проведении хирургических вмешательств и лечении опухолей, поражают военные мишени и измеряют расстояние до Луны.

Первое упоминание о лучевом оружии появилось еще в 211 до н э. – по описаниям античных историков, во время осады Сиракуз Архимед с помощью сложной системы зеркал сжег римский флот. Ну, а само появление лазеров предсказал в 1917 г. Альберт Эйнштейн, которые ввел в физику понятие об индуцированном излучении.

Предшественником же лазера стал аммиачный мазер – квантовый генератор микроволнового излучения, созданный в 1954 году почти одновременно в России будущими нобелевскими лауреатами Александром Прохоровым и Николаем Басовым и в США профессором Колумбийского университета Чарльзом Таунсом. В 1958 г. Басов и Прохоров вместе с Таунсом, опять же независимо друг от друга, предложили новую идею – квантового генератора, формирующего не микроволновое, а видимое излучение, то есть привычный нам свет. Это, собственно, и был лазер, хотя сами авторы изобретения назвали его иначе – оптический мазер. Потребовалось, однако, два года, чтобы эта идея воплотилась в жизнь. Наконец, 16 мая 1960 г. американский физик Теодор Мейман, основываясь на предыдущих работах, создал первый в мире действующий лазер. Луч был получен при накачке маленького кубического кристалла рубина вспышками света.

С самого момента разработки лазер называли устройством, которое само ищет решаемые задачи. За 50 лет лазер нашел применение в самых различных областях и стал одним из самых важных изобретений XX века.

Целебный луч: точно в цель!

Появление лазеров произвело переворот в хирургии, терапии, стоматологии. Лазерным лучом, введенным через глазной зрачок, приваривают отслоившуюся сетчатку и исправляют дефекты глазного дна. Хирургические операции, производимые «лазерным скальпелем», меньше травмируют живые ткани. А лазерное излучение малой мощности ускоряет заживление ран и оказывает воздействие, аналогичное иглоукалыванию (лазерная акупунктура).

Также до появления лазерных технологий устранить сосудистые дефекты кожи было чрезвычайно сложно. Сегодня для лечения таких заболеваний, как «винные» пятна, сосудистые «звездочки», рубцы, дерматиты, псориаз, наиболее эффективным является специальный сосудистый лазер. Его луч избирательно воздействует на патологические сосуды и склеивает их, при этом абсолютно не травмируя здоровую, нормальную кожу. Также разработана новая лазерная технология лечения угревой болезни – специальный диодный лазер изменяет структуры вокруг и внутри сальных желез. Он же позволяет удалять папилломы, маленькие ксантомы, плоские бородавки. Лазер также успешно применяется при лечении храпа. А лазерная эпиляция стала самым простым и надежным способом навсегда избавиться от нежелательных волос на теле.

Зажигая звезды

Тему лазера всячески использовали писатели и сценаристы, однако в реальной жизни лазер оказался способен на такие вещи, которые фантасты и предположить не могли. Чего стоят, например, лазерные арфы – одновременно и музыкальные инструменты, и художественные инсталляции. Главный их элемент — лазерные лучи, которые и отвечают за звуковой эффект. Умеет лазер вызывать не только музыку, но и дождь. По крайней мере, недавно об этом заявили европейские физики – им удалось установить, что ионизация воздуха, вызываемая лазерным излучением, приводит к увеличению количества водяных капель.

А американские ученые разрабатывают установку, которая сможет создать подобие щита вокруг городов и уничтожать лазерным лучом малярийных комаров. Причем, умная система различит самцов и самок насекомого, уничтожая только последних, которые и переносят заразу.

Лазер способен и на самые невероятные вещи – весной этого года инженер из Японии Джон Синко предложил избавить Землю от космического мусора. Всем известно, что с каждым годом на орбите скапливается все больше хлама – обломки спутников и ракетных ускорителей, вышедшие из строя космические аппараты. Так вот, по мнению Синко, очистить орбиту можно с помощью так называемых лазерных двигателей, которые смогут направить мусор в атмосферу для сожжения.

К слову, в астрономии лазер вообще совершил свою очередную революцию. Именно он помог измерить расстояние до Луны – на ее поверхность было доставлено несколько специальных уголковых отражателей. С Земли при помощи телескопа посылали лазерный луч и измеряли время, которое он затрачивает на путь до лунной поверхности и обратно. Сегодня параметры орбиты Луны известны с точностью до нескольких сантиметров. А в 2006 г. астрономы научились с помощью лазеров зажигать в небе искусственные звезды для настройки сверхточных телескопов.

Военные лазеры пока слишком горячи

Фактически единственной областью, где, вопреки прогнозам фантастов, лазеры так и не получили широкого применения, остается военная. Разработки боевых лазеров ведутся уже полвека, однако об их массовом принятии на вооружение речь пока не идет – практическое внедрение такого оружия по-прежнему сопряжено с рядом трудностей.

Прежде всего, речь идет о дороговизне и слабой надежности зеркальных систем некоторых типов современных лазеров. А ведь малейший дефект таких зеркал или даже пыль на их поверхности может привести к поглощению энергии самой установкой со всеми вытекающими. Также следует учитывать эффект расфокусировки луча и дисперсии энергии лазера в атмосфере, усиливающийся при наличии тумана, дыма или пыли. И, наконец, самая главная проблема – «прожорливость» лазерного оружия, необходимость иметь под рукой мощный источник энергии для его питания.

Поэтому далеко не все разработки лазерного оружия оказались перспективными настолько, чтобы продолжать их финансирование. Среди случаев успешного применения военного лазера можно отметить прошлогодние испытания ВВС США. Им удалось выполнить уникальную миссию – отследить и уничтожить лазерным оружием небольшие беспилотные летательные аппараты. А спустя несколько месяцев был впервые успешно применен военный лазер воздушного базирования, установленный на «Боинге», – он поразил тестовую мишень в виде транспортного средства на земле.

Несмотря на это, исследователи высокоэнергетического лазерного оружия склоняются к мысли, что с надеждами на скорый ввод этой боевой техники в строй придется повременить.

А пока что ученые готовятся вывести лазеры на новый уровень – уже в этом году они попытаются внедрить с его помощью термоядерный синтез, который станет источником энергии на атомных электростанциях нового класса. Термоядерная станция не будет выбрасывать парниковые газы, количество побочных радиоактивных продуктов не превысит безопасный предел, а реактору не грозит разрушение из-за расплавления. В отличие от солнечной или ветровой энергии, спрос на электричество будет удовлетворяться безостановочно. Ведь по сравнению с нефтью или газом водород доступен в практически неограниченном объеме.

Таким образом, революционное шествие лазера по планете продолжается, и какие он сюрпризы нам еще преподнесет, можно только догадываться.

Подготовила Александра Билярчик,
по материалам «Сегодня» , Lenta.ru, 3DNews.ru, Likar.info

Поделиться.

Комментарии закрыты