Laser


Laser patří mezi mladší vynálezy 20. století. Přesto, že mu bude příští rok teprve 40 let, stal se nedílnou součástí našeho života.

Slovo samo je zkratkou výrazu anglického výrazu "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation", což se překládá jako "zesílení světla pomocí vynucené (stimulované) emise záření". Český výraz pro laser je "kvantový generátor světla". Z názvu je zřejmé a ze zkušenosti víme, že laser je zařízení, které vydává světlo. Od běžného světla (např. světla žárovky) se však liší tím, že je monochromatické (jednobarevné), koherentní (uspořádané) a má malou divergenci (rozbíhavost). Koherentní světlo má jedinou frekvenci a fázi a lze je přirovnat k pochodujícímu vojenskému útvaru, zatímco nekoherentní světlo k davu lidí pohybujících se chaoticky po ulici.

Činnost laseru je založena na principu indukované emise, který Albert Einstein předpověděl již v roce 1916. Talentovaný anglický fyzik Paul Adrien Maurice Dirac provedl koncem 20. let ještě detailnější matematickou analýzu kvantové teorie záření a dále rozvinul Einsteinovy myšlenky. Avšak teprve v roce 1958 provedl Charles Hard Towens (pozdější nositel Nobelovy ceny za fyziku) se svými spolupracovníky správné výpočty, které umožnily tuto myšlenku realizovat. Koncem roku 1959 se začala pozornost vědců obracet k rubínu, jednomu z nejušlechtilejších drahých kamenů. Vědce však zajímalo to, že rubín jeví fotoluminiscenci. V létě roku 1960 americký fyzik T. Maiman vyleštil koncové stěny krystalu umělého rubínu a opatřil je vrstvičkou stříbra (ve funkci zrcadla). Po ozáření krystalu zeleným světlem pronikl jedním ze zrcadel červený paprsek laserového světla. Maiman stal se tak tvůrcem prvního - byť nedokonalého - laseru.

Od té doby procházel laser neustálým vývojem. Jednotlivé typy se také postupem času zdokonalovaly a vylepšovaly se jejich parametry. Dnes můžeme lasery rozdělit do různých kategorií. Podle materálů, z kterých může být získán laserový efekt, jsou to především lasery pevnolátkové, kapalinové a plynové. Čerpat energii mohou lasery zejména opticky, elektricky, chemicky nebo termodynamicky. Lasery můžeme dělit také podle vyzařované vlnové délky na infračervené, v oblasti viditelného světla, ultrafialové a rentgenové. Konečně můžeme lasery dělit podle použití na lasery výzkumné, měřicí, lékařské, technologické, energetické a vojenské.

SLIMLINE_SMALL.JPG (3739 bytes)

Laserové ukazovátko
(obr. převzat ze stránky
http://www.goaegis.com/
store/laser_pointer_store.html
)

Každý z těchto laserů našel uplatnění v jiné oblasti lidské činnosti. Ne každý laser se hodí pro každý účel.
Většina laserů s kterými se běžně setkáváme, jsou lasery malého výkonu pracující kontinuálně (spojitě, nepřetržitě). Od běžných laserových ukazovátek, přes laserové tiskárny, kopírky nebo CD-ROM mechaniky až k laserovým efektům známým  z rockových koncertů. Také při přenosu informací se používají lasery pracující v nepřetržitém režimu.

Dále se lasery používají při měření délek, při operaci očí (odstranění či zmenšení krátkozrakosti)  apod.

Při sváření, řezání, vrtání či chirurgii je určující charakteristikou výkon laseru, proto se zde uplatňují impulsní lasery. Výkon laseru totiž také závisí na délce laserového pulsu, a tak čím bude puls kratší, tím větší bude výkon. Zkracování délky pulsu vedlo až k několika nanosekundám, čímž se docílilo výkonu srovnatelného s malými elektrárnami.

Bohužel si laser našel velmi rychle cestu i v oblasti vojenské (navádění střel a bomb) a špionážní (laserový mikrofon).

Přesto, že člověk při konstrukci laseru zvládl mnohé, co se týče energetické účinnosti, přírodu - podobně jako v jiných oblastech - se mu překonat nepovedlo, neboť zatímco v žárovce se mění jen necelá 3% elektrické energie ve světlo, u zářivek něco kolem 10 - 15% a u laseru kolem 20%, "obyčejná" světluška dokáže přeměnit svou biochemickou energii na světlo téměř na 100%. V tomto ohledu překonává příroda vše, co se zatím podařilo člověku dosáhnout.

zpet.gif (1418 bytes)objevyHome.gif (1928 bytes)dale.gif (1388 bytes)