Своими знаниями с гостями поделился Александр Герасимов — кандидат физико-математических наук, доцент кафедры оптоинформатики ЮУрГУ и старший научный сотрудник лаборатории сенсорики. По его словам, в основе лазера лежит явление вынужденного излучения, предсказанное Альбертом Эйнштейном еще в 1916 году.
«Если атом находится в возбужденном состоянии, пролетающий рядом фотон определенной энергии может вызвать появление еще одного фотона, совпадающего с ним по частоте, направлению и фазе. Благодаря этому лазер передает энергию узким ярким направленным пучком», — пояснил спикер.
Излучение различается и по типу материала, в котором происходит усиление света. В одном из первых оптических лазеров — рубиновом — используются кристаллы или стекло с добавками. Есть газовые — они не самые мощные, но имеют стабильное излучение. Такие применяют в лабораториях и калибровке приборов. В полупроводниковых компактных лазерах — источник и приемщик излучения помещаются в устройстве размером с ноготь — используется электричество. Сегодня их можно встретить в роботах-пылесосах, медицинской технике, строительных уровнях, проекторах и автомобильных системах отображения информации.
Явление отличают по длительности излучения. Так, в лазерных шоу и подсветке использует непрерывные. Короткие нано- и пикосекундные импульсы удаляют материал почти без нагрева соседних участков, а фемтосекундные настолько кратковременны, что позволяют работать на уровне молекул и атомов. Над последними Александр Герасимов трудится уже более 15 лет. В лаборатории сенсорики ЮУрГУ он с коллегами работает над оптоволоконными датчиками температуры, натяжения, деформации, люминесценции и радиации.
Сегодня важная отрасль применения лазеров — атомная, их используют в исследованиях термоядерного синтеза. Он нужен для воспроизводства процессов, которые происходят в звездах в момент слияния легких ядер — тогда выделяется большое количество энергии. Чтобы запустить схожий процесс на Земле, нужно создать плазму с температурой в десятки и сотни миллионов градусов. Есть два подхода: в первом горячую плазму удерживают магнитным полем в установке типа токамак, во втором используют сверхмощные лазеры. Их направляют на мишень с термоядерным топливом, а короткий импульс сжимает и нагревает вещество быстрее, чем тепло успевает рассеяться. Работы в обоих направлениях ведутся и в России.
Медиахолдинг «Гранада Пресс» является информационным партнером ИЦАЭ Челябинска.
Ранее по теме: В Челябинске разобрали, как музыка меняет мозг и вызывает мурашки
