Челябинцам рассказали, какие бывают лазеры

Можно ли создать лазерный меч или «зажечь солнце» на Земле — об этом зашла речь в научнике Информационного центра по атомной энергии (ИЦАЭ) Челябинска «Наука всегда кстати. Лазеры».

Кандидат физико-математических наук Александр Герасимов, доцент кафедры оптоинформатики ЮУрГУ и старший научный сотрудник лаборатории сенсорики, рассказал об истории лазеров, их видах и принципах работы.

«В основе лазера лежит явление вынужденного излучения, предсказанное Альбертом Эйнштейном. Если атом находится в возбужденном состоянии, пролетающий рядом фотон может вызвать появление еще одного, совпадающего с ним по частоте, направлению и фазе», — сообщил ученый, добавив, что из-за этого лазерный луч обладает когерентностью, высокой яркостью и слабо рассеивается в пространстве.

К примеру, в отличие от обычного фонарика, который светит широким конусом, лазер передает энергию узконаправленным пучком.

Лазеры различают по виду материала, где происходит усиление света. Так, в них применяют кристаллы или стекло с добавками. Пример тому — рубиновый лазер, но есть и газовые, такие как гелий-неоновые. Они не особо мощные, но выдают стабильное излучение и в основном применяются в лабораториях для настройки приборов.

По словам эксперта, массу преимуществ дало создание полупроводниковых лазеров. Они малы по размерам и не требуют дорогостоящих материалов. Крошечные лазерные устройства помогают роботам-пылесосам определять расстояние до предметов. Кроме того, полупроводниковые лазеры используют в медтехнике, строительстве, проекторах и автомобильных системах. Также лазеры различаются и по длительности излучения. Непрерывные применяют для подсветки помещений, в проекционных системах, а нано- и пикосекундные импульсы — для удаления материала почти без нагрева.

Так называемые фемтосекундные импульсы настолько мгновенны, что их применяют на уровне молекул и атомов. В лаборатории сенсорики ЮУрГУ создают оптоволоконные датчики температуры, натяжения и деформации. Ученые также придумали приборы для исследования люминесценции и радиации. Так делают особо точные измерения и передают данные на большие расстояния.

Лазеры применяют и в атомной отрасли, для исследований управляемого термоядерного синтеза. Тем самым моделируют процессы, происходящие в недрах звезд, где при слиянии ядер выделяется огромное количество энергии. Для таких экспериментов нужно создать плазму со сверхвысокой температурой.

«Один из вариантов — удержание горячей плазмы магнитным полем в установке типа Токамак. Другой предполагает использование сверхмощных лазеров, — говорит ученый. — Лучи направляют на термоядерное топливо, импульс сжимает и нагревает вещество, и начинается слияние ядер с выделением энергии. Такие исследования ведут на установках РФЯЦ — ВНИИЭФ в Сарове».

Под занавес разговора любители науки прошли квест «Секретный код» ИЦАЭ. Выполняя задания, они познакомились с применением лазерных технологий в быту, промышленности и атомной отрасли. Завершающий квиз помог проверить полученные знания.

Информационный партнер проекта — медиахолдинг «Гранада Пресс».

Фото Альбины Анваровой, предоставлено ИЦАЭ