Ang laser ay isa sa pinakamalaking tagumpay ng pisika sa ika-20 siglo, na nagkakaisa ng mahigpit na prinsipyo ng kwantum na pisika at ang poesiya ng liwanag. Ang kanyang pagkakaroon ay nagbago ng pagkakaintindihan natin kung ano ang paglilinis, enerhiya at katumpakan. Ngayon, ang laser ay sumasaklaw sa lahat ng larangan ng gawain ng tao — mula sa seryosong paghahandog ng serbisyo hanggang sa astronomiya, mula sa komunikasyon hanggang sa sining. Subalit ang daan sa paglikha ng kontroladong liwanag ay mahaba at nangangailangan ng pag-iisip sa kalikasan ng foton.

Pisika ng upangayon na liwanag

Ang terminong "laser" ay isang akronim mula sa Ingles na Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, na nangangahulugan na "pagpapalakas ng liwanag sa pamamagitan ng stimuladong paglilinis." Ang batayan ng paggagamit ng laser ay ang kwantum na prinsipyo, na inilabas ni Albert Einstein noong 1917: ang mga atomo ay may kakayahan hindi lamang ng pumapag-ubos ng photoyon, kundi maaari ring lumilinis ng photoyon sa pamamagitan ng panlabas na impluwensiya.

Ang pangkaraniwang pinagmumulan ng liwanag, tulad ng ilaw, ay naglilinis ng photoyon ng walang kaayusan, sa iba't ibang direksyon at iba't ibang katamtaman. Ang laser, gayunpaman, ay gumagawa ng patak ng liwanag kung saan ang lahat ng kwantum ng liwanag ay gumagawa ng isang pagkakaisa, na may magkaparehong haba ng daliri at fase. Ang ganitong paglilinis ay tinatawag na kogerenteng. Dahil dito, ang laser na liwanag ay hindi nagbabalisa, kundi nananatiling maliliit at matutuloy sa malalaking distansya.

Historical prehistory and the birth of the laser

Ang ideya ng kontroladong liwanag ay nagmula sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, nang ang mga pisiko ng Soviet Union at America ay nagsimulang maghanap ng paraan upang maisakatuparan ang stimuladong paglilinis sa praktika. Ang unang prototipo ay ang maser — isang aparato na gumagana sa saklaw ng mikrowaves. Noong 1960, ang Amerikanong pisiko na si Theodor Maiman ay gumawa ng unang opisikal na laser na gumagamit ng koral na kristal. Ang kanyang isang impulso ay nagsisimula sa bahagyang segundo, ngunit naging simbolo ng bagong panahon sa siyensiya.

Simula noon, ang laser ay nagpatuloy sa paglala. Ang mga siyentipiko ay gumawa ng gas, semiconductor, solid-state at fiber laser, bawat isa ay nagbukas ng sariling larangan ng aplikasyon. Sa ilang dekada, ang teknolohiya ay naging mula sa labinabaw na eksperimento hanggang sa batayan ng buong industriya, na naghahatid ng teknikal na hugis ng kasalukuyang panahon.

Prinsipyo ng paggagamit at istruktura ng aparato

Ang laser ay binubuo ng aktibong kapaligiran, pinagmumulan ng lakas at opisikal na resonador. Ang lakas ay nagbibigay ng lakas sa mga atomo ng kapaligiran, na nagbibigay sa kanila ng mas mataas na antas ng enerhiya. Kapag bumalik ang mga atomo sa orihinal na estado, sila ay naglilinis ng photoyon. Kapag nilikha ang mga kalagayan sa sistema kung saan ang mga photoyon ay magstimula ang bagong paglilinis, nagkaroon ng prosesong pagpapalakas ng liwanag na nagiging pagkakasunod-sunod.

Ang opisikal na resonador, na binubuo ng mga salamin, ay naglalayong ilihis ang mga photoyon upang sila ay dumoble sa aktibong kapaligiran. Sa resulta, ang enerhiya ay nagiging maliliit at matutuloy sa isang maliliit na patak. Ito ay ginagawa ng laser bilang isang unikong instrumento, na may kakayahang magkaisa ng malaking lakas at katumpakan sa kwantum na antas.

Laser sa siyensiya at teknolohiya

Ang modernong laser ay ginagamit sa iba't ibang larangan. Sa medisina, sila ay ginagamit para sa mikrohирургiya, koagulasyon ng tisiyu at pagkorekta ng paningin. Sa industriya, sila ay ginagamit para sa pagputol at pagkakasungay ng materyales sa mikron na katumpakan. Sa pisika, ang laser ay ginagamit hindi lamang bilang isang instrumento, kundi bilang isang bagay na pinag-aaral: sa pamamagitan ng kanyang tulong, ang mga siyentipiko ay pinag-aaral ang mga katangian ng materya, gumagawa ng opisikal na trap at nagpapamahala sa mga atomo.

Ang laser ay may malaking kahalagahan sa komunikasyon. Ang mga fiber-optical na linya ng komunikasyon, kung saan ipinapasa ang datos, ay gumagamit ng paglilinis ng laser, na nagbabagong anyo ng impormasyon sa liwanag na pulso. Dahil dito, ito ay nagiging posibleng ang pagkakaroon ng internet sa kanyang kasalukuyang anyo.

Ang paghahambing ng mga uri ng laser

Laser at tao: mula siyensiya hanggang kultura

Interesante na ang laser ay naging hindi lamang teknolohikal, kundi at kultural na simbolo. Sa pangkalahatang kultura, ito ay nauugnay sa hinaharap, sa kalawakan, at sa artipisyal na intelektuwal. Ang mga laser show, ang mga light installation at ang mga proyeksyon sa mga gusali ay nagbabago ng pisikal na pagkakataon sa elemento ng sining. Ito ay nagpapakita ng pagkakaisa ng pagkatutubos: ang matematika at estetikang pagkakitaan.

Sa tingin ng pilosopiya ng siyensiya, ang laser ay naging metafora ng paghahangad ng tao sa kaayusan. Ito ay nagpapakita ng ideya ng pagkakaisa ng kaguluhan, kapag ang milyong milyong partikulo ng liwanag ay nagkakaisa sa isang nagpunta na pulso. Ito ay hindi lamang isang pisikal na, kundi at isang kultural na simbolo ng konsentrasyon — isip, kaalaman, enerhiya.

hinaharap ng teknolohiya ng laser

Ang kasalukuyang pagsasaliksik ay nakatutok sa paglikha ng ultra-short pulse laser, na gumagana sa femtosecond na anyo ng oras. Ang ganitong sistema ay nagbibigay ng kapasidad na mapagmasdan ang mga kimikal na reaksyon sa real-time at kahit na mapamahala ang paggalaw ng elektron. Sa hinaharap, ang laser ay magiging pangunahing elemento sa paggawa ng kwantum na kompyuter at sistema ng termoyaderya.

Interesante na ang mga pisiko ay nakamit na ang lakas na katumbas ng lakas na matatagpuan sa ibabaw ng bituin. Ito ay nagbukas ng hindi lamang teknolohikal, kundi at pilosopikal na mga tanong — kung saan nagsisimula ang hangganan sa pagitan ng instrumento at ang likas na himig, na kung saan ito ay may kakayahang magsimula.

Wakas

Ang laser ay hindi lamang isang teknikal na aparato, kundi isang paglilingkod ng katumpakan at intelektuwal na siyensiya. Ang kanyang pagkakaroon ay naging patunay na ang tao ay may kakayahang mapagmasdan ang mga alituntunin ng kalikasan at gamitin ang mga ito para sa paglikha ng bagong mundo. Sa bawat laser na liwanag, nakikita ang enerhiya ng mga photoyon at ang enerhiya ng isip ng tao, na nagtagumpay na nagtutubos ng liwanag — ang pinakamatandang simbolo ng kaalaman.

Permanent link to this publication: