Laser

Quando o primeiro trabalho laser foi relatado em 1960, foi descrita como “uma solução à procura de um problema.” Mas antes do tempo o laser qualidades distintivas de sua capacidade de gerar um intenso, muito estreito feixe de luz de um único comprimento de onda-estavam a ser aproveitada para a ciência, tecnologia e medicina. Hoje, lasers estão por toda parte: a partir de laboratórios de investigação na vanguarda da física quântica para clínicas médicas, checkouts e supermercados da rede telefónica.
Theodore Maiman fez o primeiro laser operar em 16 maio 1960, no Laboratório de Investigação Hughes, na Califórnia, brilhando em um piscar de alta potência com uma lâmpada rubi com haste de prata revestida de superfícies. Ele prontamente apresentou um breve relatório dos trabalhos para a revista Physical Review Letters, mas os editores virado para baixo. Alguns têm pensado, porque esta foi a Physical Review tinha anunciado que estava recebendo muitos artigos sobre longer masers-os antecessores de onda do laser-e havia anunciado que todas e quaisquer documentos seria voltada para baixo. Mas Simon Pasternack, que era um editor de Physical Review Letters, na altura, disse que ele virado para baixo este papel histórico, porque tinha acabado Maiman publicou, em junho de 1960, um artigo sobre a excitação do rubi com luz, com um exame da Relaxamento vezes entre os estados quânticos, e que o novo trabalho, parece ser apenas mais do mesmo. Pasternack talvez reflecte a reacção da compreensão limitada no momento da natureza dos lasers e da sua importância. Ansiosas para obter o seu trabalho rapidamente em publicação, Maiman depois virou a Natureza, normalmente ainda mais seletiva do que Physical Review Letters, onde o documento foi melhor recebido e publicado em 6 de Agosto.
Com a publicação oficial de Maiman o primeiro laser em curso, o Laboratório de Investigação Hughes fez o primeiro anúncio público para a mídia em 7 de Julho de 1960. Isto criou um agitar bastante, com front-page do jornal discussões possível morte raios, mas também ceticismo entre alguns cientistas, que ainda não eram capazes de ver o cuidado e logicamente concluir Natureza papel. Outra fonte de dúvida surgiu a partir do fato de que Maiman não relatou ter visto um feixe de luz brilhante, que era esperada a característica de um laser. Eu próprio pedi várias das Hughes grupo se eles tinham visto um feixe luminoso, que surpreendentemente eles não tinham. Maiman do experimento não foi criado para permitir que um simples feixe de vir para fora dele, mas ele analisou o espectro da luz emitida e encontrou uma acentuada redução da gama de frequências que ela continha. Este foi apenas o que havia sido prevista pelo papel teórico sobre óptica masers (ou laser) pelo art Schawlow e de mim próprio, e tinha sido visto no masers que produziu a maior onda de radiação microondas. Esta prova, apresentada na figura 2 do Maiman da Natureza papel, era prova definitiva de acção laser. Pouco tempo depois, tanto na Maiman da Hughes em laboratório e em Schawlow’s nos Laboratórios Bell, em Nova Jersey, brilhante manchas vermelhas feixes laser de rubi bater no muro de laboratório foram vistas e admiradas.
Maiman do laser teve vários aspectos teóricos não consideradas no nosso papel, nem discutido por outras pessoas antes de o rubi demonstração. Em primeiro lugar, Maiman utilizada uma fonte de luz pulsada, durando apenas alguns milisegundos, para excitar (ou “bomba”) o rubi. O laser, assim, produziu apenas um breve piscar de luz, em vez de uma onda contínua, mas porque substancial da energia foi liberada durante um curto período de tempo, desde que muito mais poder do que tinha sido prevista na maior parte das discussões anteriores. Pouco tempo depois, uma técnica conhecida como “Q comutação” foi introduzido no Hughes Laboratory, encurtando o pulso de luz laser ainda mais e aumentar a potência instantânea de milhões de watts e mais além. Lasers agora tem poderes tão elevada como um milhão de milhões (10 15) watts! A elevada intensidade de luz laser pulsado permitiu uma ampla gama de novos tipos de experiência, e lançou-o agora florescente campo da óptica não linear. Nonlinear interações entre luz e matéria permitem a frequência de luz deve ser duplicado ou triplicado, assim como por exemplo um vermelho intenso laser pode ser usado para produzir luz verde.
Eu tinha ocupado um emprego em Washington no momento em que vários grupos estavam a tentar fazer o mais rapidamente lasers. Mas eu estava também supervisiona graduação na Columbia University que estava tentando fazer continuamente bombeada laser infravermelho. Pouco depois o rubi laser saiu eles me aconselhou a deixar de vez essa obra e aproveitar o poder da nova ruby laser para fazer uma experiência com dois fótons-excitação dos átomos. Este foi um dos primeiros experimentos em óptica não linear, e de dois fótons excitação é agora amplamente utilizado para estudar átomos e das moléculas.
Lasers trabalho, acrescentando energia para átomos ou moléculas, a fim de que há mais de uma alta energia ( “animado”) do que em algum estado de menor energia estadual; este é conhecido como uma “inversão da população.” Quando isso ocorre, luz ondas passando através do material estimular mais a partir da radiação animado do que afirma que perdem devido à absorção pelos átomos ou moléculas no estado mais baixos. Este “emissão estimulada” é a base de masers (cujo nome significa “microondas amplificação por emissão estimulada de radiação”) e lasers (os mesmos, mas para a luz em vez de microondas).
Antes Maiman do papel, ruby tinha sido amplamente utilizado para masers, que produzem ondas microondas em freqüências, e também tinha sido considerados para a produção de lasers infravermelhos ou ondas de luz visível. Mas a segunda característica surpreendente dos Maiman do laser, para além dos impulsos fonte, foi que ele era capaz de esvaziar o mais baixo de energia ( “terreno”) estado de rubi suficiente para que possam ocorrer emissão estimulada de um animado para o terreno estado. Esta foi inesperada. Na verdade, Schawlow, que havia trabalhado em rubi, comentou publicamente que tinha transições envolvendo o estado do terreno ruby não seria adequado para lasers porque seria difícil para esvaziar adequadamente. Ele recomenda uma transição diferente em rubi, que foi efectivamente feita para o trabalho, mas só depois do sucesso Maiman. Maiman, que tinha sido cuidadosamente a estudar os momentos de relaxamento animado estados de rubi, chegou à conclusão de que o terreno Estado poderão ser suficientemente esvaziado por um flash de luz laser fornecer acção-e ele funcionou.
O ruby laser foi usado em muitos experimentos início espectacular. Um divertido um, em 1969, foi enviado um feixe de luz para a Lua, em que foi refletido de volta a partir de uma retro-reflector colocado sobre a superfície da Lua pelos astronautas da Apollo os E.U. programa. O tempo de viagem ida e volta do pulso desde a medição da distância até a lua. Mais tarde, ruby laser vigas foram enviados e recebidos pelos telescópios e medir distâncias à Lua com uma precisão de cerca de três centímetros-um grande uso do laser de rubi pulsos curtos.
Quando apareceram os primeiros raios laser, cientistas e engenheiros não foram realmente preparados para ela. Muitas pessoas disseram-me-em parte como uma piada, mas também como um desafio-que o laser foi “à procura de uma solução de um problema.” Mas, ao reunir óptica e eletrônica, lasers abriu novas vastas áreas da ciência e da tecnologia. E muitos diferentes tipos de laser e aplicações surgiu muito em breve. Em laboratórios de investigação da IBM em yorktown Heights, New York, Peter Sorokin e Mirek Stevenson demonstrado dois lasers que Maiman utilizadas técnicas semelhantes às do cálcio, mas com flúor, em vez de rubi, como o lasing substância. Na sequência deste-e ainda em 1960-foi muito importante o hélio-neon laser de Ali Javan, William Bennett, Donald Herriott e nos Laboratórios Bell. Esta radiação produzida contínua em baixa potência, mas com uma frequência muito puro e do feixe mais estreita possível. Depois, veio semicondutores lasers, primeiro feita a operar em 1962 por Robert Hall e seus associados em laboratórios da General Electric, em Schenectady, Nova Iorque. Semiconductor lasers agora envolver muitos diferentes materiais e formas, podem ser bastante pequena e barata, e são, de longe, o tipo mais comum de laser. Eles são usados, por exemplo, no supermercado código de barras leitores, em fibra óptica de comunicações, e em ponteiros laser.
Até agora, lasers, a entrar em inúmeras variedades. Elas incluem o “comestíveis” laser, como uma piada feita por Schawlow fora de gelatina aromatizado (mas não de fato comido por causa do corante cor que foi usada para ele), e seu companheiro de “potável” laser, feita de uma mistura alcoólica em laboratórios da Eastman Kodak, em Rochester, Nova Iorque. Natural lasers já foram encontrados em objetos astronômicos, como por exemplo, luz infravermelha é amplificado por dióxido de carbono da atmosfera de Marte e Vênus, animado pela radiação solar, e de intensa radiação de estrelas laser estimula a ação em átomos de hidrogênio circumstellar nuvens de gás. Isto levanta a questão: por que razão não foram lasers inventado há muito tempo, talvez em 1930, quando todas as disposições necessárias física já era entendido, pelo menos por algumas pessoas? Que outros importantes fenômenos que estão faltando cegamente hoje?
Maiman do papel é tão curto, e tem tantas ramificações poderosas, que penso que poderia ser considerado o mais importante por palavra de qualquer um dos magníficos papéis em Natureza ao longo do século passado. Lasers hoje produzem muito mais elevada potência densidades do que anteriormente eram possíveis, de forma mais precisa as medições de distâncias, gentil formas de embarcarem e mover pequenos objetos, tais como microorganismos individual, a temperaturas mais baixas alguma vez alcançada, novos tipos de produtos eletrônicos e de óptica, e muitos milhares de milhões de dólares no valor de novas indústrias. Os E.U. Academia Nacional de Engenharia tenha escolhido a combinação de lasers e fibra óptica-que revolucionou comunicações-como um dos vinte mais importantes desenvolvimentos de engenharia do século XX. Pessoalmente, estou particularmente satisfeito com lasers inestimáveis como ferramentas médicas (por exemplo, na cirurgia a laser olho), e instrumentos científicos-como eu utilizá-los agora para fazer observações em astronomia. E já há pelo menos dez ganhadores do Prêmio Nobel, cujo trabalho foi tornada possível por lasers.
Tem havido grande e de boa evolução desde Ted Maiman, provavelmente um pouco desesperadamente, fora enviado um breve documento sobre o que então era um assunto um tanto obscuro, esperando para obtê-lo rapidamente publicado na Nature. Felizmente, Nature ‘s editores aceitou-o, e resto é história

Anúncios

Deixe uma Resposta

Preencha os seus detalhes abaixo ou clique num ícone para iniciar sessão:

Logótipo da WordPress.com

Está a comentar usando a sua conta WordPress.com Terminar Sessão / Alterar )

Imagem do Twitter

Está a comentar usando a sua conta Twitter Terminar Sessão / Alterar )

Facebook photo

Está a comentar usando a sua conta Facebook Terminar Sessão / Alterar )

Google+ photo

Está a comentar usando a sua conta Google+ Terminar Sessão / Alterar )

Connecting to %s

%d bloggers like this: