Wie Laser Arb Wie ein Laserlicht zu machen.

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Laser

von Chris Woodford. Zuletzt aktualisiert am: 10. August 2016.

L asers Sind erstaunliche Lichtstrahlen stark genug Meilen in den Himmel zu vergrößern oder Durch Metallklumpen geschnitten. Obwohl sie Ziemlich Jüngsten Erfindungen Scheinen, Haben Sie bei uns eigentlich schon mehr als ein halbes Jahrhundert: die Theorie im Jahr 1958 herausgefunden Wurde; Der erste praktische Laser 1960. Zu of this Zeit Gebaut Wurde, Laser Waren Spannende examples für Spitzenforschung: Hälfte von Einems laserstrahl in der 1964 gedrehte Film Geheimagent 007, James Bond, schnell sterben gehackt Wurde Goldener Finger. Aber abgesehen von Bond Schurken, had sonst niemand Eine Ahnung, wurde Lasern zu tun MIT; famous gerechnet wurden sie beschrieben als "Eine Lösung Für ein Problem suchen." Heute Haben wir alle Laser in unsere speziellen Häusern (in CD und DVD-Spieler), in unsere speziellen Büros (Laserdrucker), und in den Geschäften, in Denen wir (in Barcode-Scanner) einkaufen. Unsere Kleidung mit Laser geschnitten Werden, reparieren wir Unsere Augen mit them, und wir senden und EMPFANGEN E-Mails über das Internet mit signalen, sterben Glasfaserkabel Laser Feuer. Ob wir es oder nicht Realisieren, uns alle Laser Verwenden den Ganzen Tag lang, aber wie viele von uns Wirklich verstehen, war Sie sind sie funktionieren oder wie?

Die Grundidee Eines Laser ist einfach. Es ist ein Rohr, das Licht immer und immer wieder Konzentriert, bis sie in Einem Wirklich leistungsfähigen Strahl austritt. Aber wie Geschieht das genau? War in Einem Laser los? Werfen wir EINEN genaueren Blick!

Foto: Ein wissenschaftliches Experiment, um sterben Ausrichtung der Optischen Geräte unter verwendung von Laserstrahlen zu prüfen, bei der US Navy Naval Surface Warfare Center (NSWC) durchgeführt. Foto von Greg Vojtko mit freundlicher genehmigung von der US-Marine.

Was ist ein Laser?

Laser Sind mehr als nur Leistungsstarke Taschenlampen. Der Unterschied between gewöhnlichem Licht und Laserlicht ist Wie der Unterschied Zwischen den Wellen in der Badewanne und Riesige Wellen auf dem Meer. Sie haben wahrscheinlich bemerkt, Dass,, ideal für Ihre Hände und ihr in der Badewanne Hin Bewegen Infos finden Sie ganz starke Wellen zu machen. If you Ihre Hände in SCHRITT Mit den Wellen machen Sie in Bewegung bleiben, erhalten Wellen Grösser und Grösser sterben. Stellen Sie Sich ein paar Millionen Mal im offenen Meer zu tun. Es dauerte nicht lange, Dann Würden Sie bergigen Wellen Über dem Kopf hoch aufragenden! Ein Laser macht etwas Ähnliches mit Lichtwellen. Es Beginnt mit Einems Schwachen Licht aus und Hält mehr und mehr Energie ZUGABE, so that Lichtwellen immer Stärker Konzentriert Werden sterben.

Foto: Es ist viel zu Einfacher Laserstrahlen folgen Präzise Pfade als Gewöhnliche Lichtstrahlen, Wie in diesem Experiment machen bessere Solarzellen zu Entwickeln. Bild von Warren Gretz mit freundlicher genehmigung von US DOE / NREL (Department of Energy / National Renewable Energy Laboratory).

If you Auch nur EINEN Laser in Einems Wissenschaftlichen Labor gesehen Haben, Haben Sie Zwei sehr Wichtige unterschiede sofort bemerkt:

  • Wo Eine Taschenlampe produziert "Weiß" Licht (Eine Mischung aus allen Farben Verschiedenen, von Lichtwellen aller unterschiedlichen frequencies gemacht), macht ein Laser, war genannt Wird monochromatische Licht (Aus einer einzigen, sehr Genaue Frequenz und Farbe—oft leuchtend rot oder grün oder Eine unsichtbare "Farbe" Wie Infrarot oder Ultraviolett).
  • Wo ein Taschenlampenstrahl in Eine kurze Durch Eine Linse ausbreitet und Ziemlich Fuzzy-Kegel, ein Laser mit Einer wesentlich engeren, schmaleren Strahl über EINEN viel Langeren Abstand Triebe (wir sagen, es ist Park Höchst gebundelten ).

There is Eine dritte Wichtige Unterschied Werden Sie nicht bemerkt HABEN:

  • Wo Lichtwellen in Einems Taschenlampenstrahl die sind alle durcheinander (mit den Spitzen Einiger Balken mit den Mulden Anderer gemischt) Sind in SCHRITT Wellen in Laserlicht genau sterben: das Wappen von Jeder Welle ist gesäumt mit DM Wappen von Jeder nach oben andere Welle. Wir sagen, Laserlicht kohärent. Denken Sie ein EINEN Taschenlampenstrahl als Menge von Pendlern, Gedränge, drängeln Empfehlung: Ihren Weg nach unten sterben Plattform von Einems Bahnhof; Zum Vergleich: ein laserstrahl ist Wie eine Parade von Soldaten alle genau in SCHRITT marschieren.

This drei Dinge machen Laser Präzise, ​​leistungsstark und Erstaunlich Nützliche Energiestrahlen.

Wie Laser Arbeiten

Bevor Sie wissen, Wie ein Laser funktioniert, Müssen Sie wissen, Wie ein Atom aus Licht GEBEN Kann. If you nicht sicher Sind, stirbt Wie Geschieht, werfen Sie einen Blick auf sterben Tabelle, Wie sich Atome Licht in Unserem einleitenden Artikel über Licht zu machen.

Ein Laser ist EFFEKTIV Eine Maschine, sterben auf einmal macht, so that sie EINEN Wirklich konzentrierten Lichtstrahl Milliarden von Atomen abzupumpen Billionen von Photonen (Lichtteilchen) alle zu Bilden, ausgerichtet Sind.

War Müssen Sie EINEN Laser zu machen?

Wir brauchen Zwei Hauptteilen:

  1. Eine Belastung der Atome (ein Feststoff, Eine ende Flüssigkeit oder Gas) mit Elektronen Darin, Dass wir stimulieren. This is bekannt als sterben mittel oder manchmal Verstärkungs oder sterben "gewinnen" Medium (Weil verstärkung ist ein anderes Wort für sterben Amplifikation).
  2. Etwas zu stimulieren Atome sterben, Wie zum beispiel Eine Blitzröhre (Wie Die Xenon-Blitzlampe in Einer Kamera) oder Einems other Laser.

Eine Typische rote Laser Enthalten Würde EINEN Langen Kristall aus Rubin (das Medium, unten als roter Balken in der Grafik dargestellt) mit Einer Blitzröhre (gelb Zick-Zack-Linien) um IHN herum gewickelt. Die Blitzröhre sieht ein bisschen Wie eine Leuchtstoffstreifenlicht, es ist nur um den Rubinkristall aufgerollt und es blitzt Jeder so oft Wie eine Blitzlampe der Kamera.

Wie Blitzröhre und der Kristall EINEN laserstrahl zu machen sterben?

  1. Eine Hochspannungs-Stromversorgung macht den Schlauch Blitz ein und aus.
  2. Jedesmal, sterben, ideal Röhre Wallungen, es "Pumps" Energie in den Rubinkristall. Die Blitze macht es Energie in DM Kristall in Formular von Photonen injizieren.
  3. Atome im Rubinkristall (große grüne Blobs) einweichen this Energie in Einem Prozess Absorption aufgerufen. Atome Energie absorbieren, WENN Ihre Elektronen auf ein Höheres Energieniveau zu springen. Nach wenigen Millisekunden, kehren sterben Elektronen auf Ihre ursprüngliche Energieniveau (Grundzustand) Durch ein Lichtphoton (kleine blaue Flecken) abgibt. Dies Wird Spontane Emission bezeichnet sterben.
  4. Die Photonen sterben Atome Zoom bis abgeben und nach unten Innerhalb des Rubinkristall, an der Lichtgeschwindigkeit reisen.
  5. Jeder so oft, Eine of this Photonen stimuliert ein BEREITS angeregtes Atom. If stirbt Geschieht, Gibt das angeregte Atom ein Photon aus und wir als Auch Unsere ursprüngliche Photon zurück. Dies Wird stimulierte Emission bezeichnet sterben. Jetzt ein Lichtphoton Hut Zwei Erzeugt, so that das Licht VERSTÄRKT Wurde (in Kraft erhöht). Mit Anderen worten, " l ight Einems mplification"(Eine Zunahme in der Menge Lichtmenge) Wurde Durch " s timulated e Mission von r adiation" (DAHER der Name des "Laser-", Denn das ist genau, Wie ein Laser funktioniert!)
  6. Ein Spiegel An einem Ende der Laserröhre Halt die Photonen des Innerhalb Kristalls hin und ihr springen.
  7. Ein Teilspiegel am Ende des Rohres other springt zurück in einige Photonen den Kristall, Sondern Lässt Eine Gewisse Flucht.
  8. Die austretenden Photonen Bilden EINEN sehr konzentrierten Strahl von leistungsstarken Laserlicht.

Wie Laser Licht machen?

If das so detailliert ist, Wie sie über Laser wissen wollen, Können Sie jetzt aufhören zu lesen oder zu überspringen weiter unten auf der Seite auf Lasertypen. In diesem Abschnitt geht über die gleichen Punkte aus dem Feld oben in etwas mehr Details und ein bisschen mehr "theoretisch."

Sie werden oft in Bücher lesen that "Laser-" Lichtverstärkung Steht für Durch stimulierte Emission von strahlung. Das ist ein KOMPLEXER und unübersichtlicher Bissen, Aber, ideal es langsam auseinander ziehen, Es ist eigentlich Eine sehr klare Erklärung, Wie Laser Ihre Super-Leistungsfähige Lichtstrahlen machen.

Spontane Emission

Lassen Sie uns mit DM starten "R" Laser: strahlung. Die strahlung Laser machen, hat er gar nichts MIT gefährlich zu tun Radioaktivität. die Sachen, sterben Geigerzähler klicken, macht sterben aus Atomen spucken,, ideal zusammen oder auseinander gefallen zu zerschlagen. Laser machen Elektromagnetische strahlung. Wie Gewöhnliche Licht. Radiowellen. X-Strahlen. und Infrarot. Obwohl es immer noch Durch Atome produziert Wird, machen sie ("emittieren") Es in Einer ganz other Art und Weise, WENN Elektronen springen nach oben und unten in them. Heynckes in Atome Elektronen denken auf Energieniveaus sitzen, sterben ein bisschen Wie Sprossen Auf einer Leiter SIND. Normalerweise sitzen Elektronen Auf dem niedrigstmöglichen Niveau, höhle das Grundzustand des Atoms genannt Wird. If you genau richtige Menge eine Energie, Feuer in, Infos finden Sie ein Elektron verschieben, um ein Niveau, Auf die nächste Sprosse der oben sterben "Leiter." Das nennt man Absorption und in Seinem Neuen Zustand, sagen wir, sterben Atome aufgeregt —Aber es is also instabil. Es kehrt sehr schnell zum Grundzustand, INDEM sterben Energie, sterben es als ein Photon absorbiert Abgabe (ein Partikel des Lichts). Wir nennen Diesen Prozess Spontane Emission Strahlung: das Atom abgibt Licht (strahlung emittiert) von Vanessa Selbst (spontan).

Foto: Von Kerzen Glühbirnen und Glühwürmchen-Taschenlampen, alle gängigen Formen von Licht Arbeit Durch den Prozess der spontanen Emission. In Einer Kerze. Verbrennungs (der Chemischen Reaktion between Sauerstoff und Brennstoff, in diesem falle Wachs) anregt und Atome macht sie instabil. Sie GEBEN Licht ab,, ideal in Ihre ursprüngliche (Masse) Staaten zurückzukehren. Jedes Photon Durch spontane Emission in diesem Kerzenflamme Erzeugt Wird, unterscheidet Sich von Jedem other Photon, Weshalb es Eine Mischung aus Verschiedenen Wellenlängen (und Farben), so that "Weiß" Licht. Die Photonen entstehen in Zufällige Richtungen, mit Wellen sterben ANALYTICA aus schritt Sind ("außer Phase"), Weshalb Kerzen viel Schwacher als Laserlicht ist.

stimulierte Emission

Normalerweise Würde ein Typischer Haufen von Atomen im Grundzustand als Ihre angeregten zustande mehr Elektronen HABEN, war ein Grund ist, warum Atome spontan kein Licht abgeben. Aber war, Wenn Wir this Atome angeregt—sie voller Energie gepumpt—so Ihre Waren Elektronen in angeregten Zuständen. In diesem Fall Kann der "bevölkerung" angeregter Elektronen wäre Grösser als sterben "bevölkerung" im Grundzustand, so Gabé es Genügend Elektronen bereit und willens sein, um Lichtphotonen zu machen. Wir nennen This Situation ein Besetzungsinversion. Weil der in den Übliche Stand der Dinge ist Atomen vertauscht um (invertiert). Jetzt auch annehmen, Dass wir Unsere Atome in diesem Zustand ein wenig halten Könnte, während so Haben Sie nicht automatically springen wieder nach unten in den Grundzustand (Eine vorübergehend erregten Zustand als Bekannt meta-stabilen Zustand ). Dann Würden wir etwas Wirklich interessant. Wenn Wir ein Photon Mit der richtigen Energie Durch unser Haufen von Atomen fordert mehr Motivation und Würden wir Eines der angeregten Elektronen Führen zurück in den Grundzustand zu springen, das Sowohl Photon abgibt wir fordert mehr Motivation in und von den Elektrons Änderung Erzeugt Photonen des Staates sterben. Weil wir Atome Sind stimulierenden strahlung aus them heraus zu bekommen, Wird of this Prozess genannt stimulierte Emission. Wir bekommen Zwei Photonen aus, sie in Once Einems Photon setzen, EFFEKTIV unser Licht zu verdoppeln und Verstärken es (erhöhung der es). This Beiden Photonen can andere Atome stimulieren, um mehr Photonen abgeben, so, Ziemlich kahl, erhalten wir Eine Kaskade von Photonen—Eine Kettenreaktion—EINEN Brillanten Strahl reinen, kohärentes Laserlicht werfen. mit stimulierte Emission von strahlung Was wir hier Getan ist Licht verstärken—und das ist, Wie ein Laser Seinen Namen.

Grafik: Wie Laser Arbeiten in der Theorie: Links: Resorption: Feuerenergie (grün) in Einems Atom, und You can ein Elektron (blau) von Seinem Grundzustand in EINEN angeregten Zustand verschieben, war in der Regel means that es weiter vom Kern ( grau) Drückt. Mitte: Spontane Emission: Eine angeregte Elektron Wird natürlich wieder in den Grundzustand zu springen, EINEN Quanten (Energiepaket) als Photon (grün wackeln) heraus GEBEN. Rechts: stimulierte Emission: Feuer ein Photon in der Nähe von Einems Haufen von angeregten Atomen und You can Eine Kaskade von identischen Photonen auslösen. Ein Lichtphoton Löst viele, so war wir hier HABEN, is a Lichtverstärkung (mehr Licht machen) Durch stimulierte Emission von (Elektromagnetische strahlung)—LASER.

Was macht Laserlicht so anders?

If das ist, Wie Laser machen Licht, warum tun sie nur Eine einzige Farbe and a Strahl zu machen kohärenten? Es darauf Hinaus läuft, sterben Idee vor that Energie nur in Festen Paketen Bestehen Kann, von Denen JEDE ein genannt Wird Quant. Es ist ein bisschen Wie Geld. You can nur Geld in Vielfachen der grundlegenden Einheit Ihrer Währung HABEN, sterben EINEN Cent, Penny, Rupee, oder was auch immer sein Könnte. You can ein Zehntel Cent oder Einems Zwanzigstel Eines rupee HABEN, 10 Aber Sie Cent oder 20 Rupien HABEN. Dasselbe Vergoldung von Energie, und es IST BESONDERS auffällig in Atomen.

Wie Sprossen Einer Leiter auf, Sind Die Energieniveaus in Atome in Festen Orten, mit Lücken Dazwischen sterben. You can on a Leiter setzen Sie anzeigen Ihren Fuß überall nicht nur auf den Sprossen; und in genau der same Weise Infos finden Sie nur Elektronen in Atomen Zwischen den Festen Energieniveaus Bewegen. Eine Elektronensprung von Einem niedrigeren auf ein Höheres Niveau zu machen, sie in Müssen Einer genauen Menge (Quanten-) von Energie, gleich der Differenz Zwischen den Beiden Energieniveaus zuzuführen sterben. If Elektronen in den Grundzustand zurück aus Empfehlung: Ihren angeregten Flip, GEBEN sie sterben same, Genaue Menge eine Energie aus, sterben sterben Formular Eines Photons von Licht Einer bestimmten Farbe annimmt. Stimulierte Emission in Lasern macht Elektronen Eine Kaskade von identischen Photonen erzeugen—Identisch in Energie, Frequenz, Wellenlängen—und das ist, warum Laserlicht monochromatisch ist. Die Photonen Sind äquivalent zu Lichtwellen, Derens Berge und Täler in Einer Reihe aufstellen (in anderen worten, Sie sind "in Phase")—und das ist, war Laserlicht kohärent macht.

Lasertypen

Foto: Laser—sie, Wie Die Meisten von uns wissen wir: Das ist der Laser und Linse, sterben Scheiben in Einems CD- oder DVD-Spieler sucht. Der kleine Kreis auf der Rechten Unteren Ecke is a Halbleiter-Laserdiode, während der Kreis ist Größere blaue Linse sterben, sterben das Licht Von dem Laser liest, sterben Once er glänzende oberfläche der Scheibe abgeprallt ist.

Da wir viele verschiedene ArTeN von Atomen in vielfältiger Weise anregen Kann, Können wir (theoretisch) viele verschiedene ArTeN von Lasern lassen. In der Praxis Gibt es nur eine Handvoll von gemeinsamen ArTeN, von Denen Die fünf bekanntesten Sind Festkörper-, Gas, ende Flüssigkeit Farbstoff, Halbleiter und Ballaststoffe.

Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase Sind Die drei WICHTIGSTEN zustande der Materie —und GEBEN uns drei verschiedene ArTeN von Lasern. Festkörperlaser Sind Wie sterben, sterben oben dargestellt Bis ich. Das Medium ist so etwas Wie ein Rubinstab oder ein anderes festes kristallines Material, and a Blitzröhre um IHN herum gewickelt pumpt seine Atome voller Energie. Um EFFEKTIV zu Arbeiten, Hut der Feststoff zu sein dotierten. ein Prozess, der einige der Solids Atome Mit Ionen von Verunreinigungen, so that es Richtigen Energie sterben nur zu erzeugen Laserlicht Einer bestimmten, Präzise Frequenz Ersetzt. Festkörperlaser erzeugen Hochleistungs-Strahlen, in der Regel in sehr Kurzen Impulsen. Gaslaser. Im gegensatz dazu Produzieren Kontinuierliche Hellen Strahlen Organische Verbindungen von Edelgasen mit (in DM, war Excimer-Laser genannt Werden) oder Kohlendioxid (CO 2) als Medium, Durch Strom gepumpt. CO 2 -Laser Sind leistungsstarkes, effizientes und typischerweise in industriellen Schneiden und Schweißen used. Flüssige Farbstoff Laser Verwenden Eine Lösung Organischer Farbstoffmoleküle als das Medium, Durch so etwas Wie eine Bogenlampe gepumpt Wird, Einer Blitzlampe oder Einems other Laser. Ihr großer vorteil ist, Dass sie used Werden Können, ein breiteres Band von Lichtfrequenzen als Festkörper- und Gaslasern zu erzeugen, sogar sein und sie can "abgestimmt" Verschiedenen frequencies zu erzeugen.

Während feste, Flüssige und Gaslaser Sind in der Regel groß, mächtig und teuer zu sein, Halbleiterlaser, Sind billig, klein, Chip-wie in Dinge Wie CD-Player verwendeten Geräte. Laserdrucker. und Barcode-Scanner. Sie funktionieren Wie eine Kreuzung between Einems herkömmlichen Leuchtdiode (LED) und Einems herkömmlichen Laser. Wie eine LED, machen sie Licht,, ideal für Elektronen und "Löcher" (EFFEKTIV, "Fehlende Elektronen"hop) über und kommen zusammen; Wie ein Laser, erzeugen sie kohärent, monochromatisches Licht. Deshalb Sind sie manchmal als Laserdioden (oder Diodenlaser) bezeichnet. You can mehr über sie in Unserem separaten Artikel über Halbleiter-Laserdioden lesen.

Endlich, Faserlaser Arbeiten, um Ihre Magie im Inneren Optischen Fasern; Tat in der Wird ein dotiertes Lichtwellenleiterkabel das Verstärkungsmedium. Sie sind leistungsstark, Effizient, zuverlässig, und machen es leicht zu Rohrlaserlicht zu, weh immer es gebraucht Wird.

War Werden Laser used?

If Theodore Maiman den Ersten praktischen Laser Entwickelt, Realisiert Wenige Menschen, Wie wichtig this Maschinen schließlich Werden Würden. Goldener Finger. sterben 1964 James Bond Film, bot EINEN verlockenden Blick in eine Zukunft, in der Industrielaser Wie Magie Durch alles in IHREM Weg in Scheiben schneiden Könnte—sogar Geheimagenten! Später im Selben Jahr, sterben Berichterstattung über Verleihung des Nobelpreises für Physik eine den Laser-Pionier Charles Townes sterben, Die New York Times vorgeschlagen, that "ein laserstrahl Könnte zum beispiel tragen alle Radio- und Fernsehprogramme in der Welt und gleichzeitig Mehrere Hunderttausend Telefonate. Es wird weitgehend für Entfernungsmessung und Raketenverfolgung used." Mehr als ein halbes Jahrhundert später, Anwendungen Wie this—Präzisionswerkzeuge, digitale Kommunikation und Verteidigung—Bleiben unter den WICHTIGSTEN Anwendungen von Lasern.

Foto: Jedes Mal, er Druckt ein Dokument, der Laserdrucker auf IHREM Schreibtisch ist Eifrig Myriaden von Atomen anregend! Der Laser im Inneren Wird ein sehr genaues Bild von der Seite, sterben Sie Sich Auf eine große Trommel drucken möchten ziehen, sterben angetriebene Tinte aufnimmt (Toner) und überträgt sie auf das Papier.

Werkzeuge

Schneidwerk auf Basis von CO 2 -Laser Sind in der Industrie weit verbreitet: Sie sind Präzise, ​​einfach zu automatisieren, und im gegensatz zu Messern, Durcheinander nie Schärfen. Wo Stoffstücke einmal mit der Hand geschnitten gerechnet wurden Dinge Wie Jeans zu machen, Werden Nonne Stoffe Durch robotergeführte Laser geschnitten. Sie sind schneller und genauer als Menschen und Können Mehrere Dicken von Stoff auf einmal geschnitten, sterben Effizienz und sterben Produktivität verbessert. Die same Präzision ist ebenso wichtig, in der Medizin: Ärzte routinemäßig Verwenden Laser sterben auf Empfehlung: Ihren Körper der Patienten. für alles von Krebstumoren Strahl- und Ausbrennen Blutgefäße, um Probleme mit Menschen Sicht sterben (Laser-Augenchirurgie. Befestigung Netzhautablösungen und Kataraktbehandlungen alle Laser beinhalten) zu korrigieren.

Kommunikation

Laser und Bilden das Fundament aller ArTeN des 21. Jahrhunderts Digitaltechnik. Jedes Mal,, ideal Führen Sie anzeigen Ihren Einkaufen Durch EINEN Supermarkt Barcode-Scanner. Sie Verwenden EINEN Laser, der EINEN gedruckten Barcode in Eine Zahl zu Convert, sterben Kasse Computer-verstehen Kann sterben. If you Eine DVD oder CD Eine hören zu Sehen, springt ein Halbleiter-laserstrahl sterben Sich drehende Scheibe aus Wadenfänger gedruckten Muster von Daten in Zahlen zu Convert; ein Computerchip Wandelt this Zahlen in Filmen, Musik und Ton. Zusammen Mit Glasfaserkabeln. Laser Werden in Einer Technologie weit verbreitet genannt Photonik —Verwendung von Lichtphotonen zu Kommunizieren, beispielsweise große Datenströme hin und ihr über das Internet zu senden.

Foto: Sind Laser-Waffen der Zukunft? This is der US Navy Laser Waffensystem (Gesetze), an Bord der USS Ponce im Jahr 2014 getestet Es Sind keine teuren Kugeln oder Raketen mit Einer Laserpistole Wie this, nur Einems Unendlichen Vorrat eine heftig Gerichtete Energie sterben. Foto von John F. Williams mit freundlicher genehmigung von der US-Marine.

Verteidigung

Das Militär ist seit langem Einer der Grössten User of this Technologie, vor Allem in der lasergelenkten Waffen und Raketen. Wissenschaft-Fiction-Idee von Laserwaffen, sterben schneiden, zu töten, oder blenden EINEN Feind Blieb abstrus bis Mitte der 1980er Jahre Trotz Wadenfänger Popularisierung in Filmen und im Fernsehen, sterben. 1981 Die New York Times Ging so weit, Wie ein Mann zu zitieren "Militär-Laser-Experte" Sprichwort: "Es ist einfach albern. Es braucht mehr Energie, um EINEN einzigen Mann mit Einems Laser zu töten, als Eine Rakete zu Zerstören." Zwei Jahre später, Langstrecken-Laser-Waffen Wurde offiziell das Fundament der US-Präsident Ronald Reagan umstrittene Strategic Defense Initiative (SDI), besser bekannt als sterben "Star Wars-Programm". Die ursprüngliche Idee war es, Raum-basierte, X ray-Laser (unter other Technologien) Verwenden eingehenden Feindliche Raketen zu Zerstören, Bevor sie Zeit Schaden zu tun had, obwohl der plan følgende verpuffte Allmählich DM Zusammenbruch der Sowjetunion und DM Ende des Kalten Krieg . Trotzdem Haben Verteidigung Wissenschaftler weiterhin laserbasierten Raketen von Wissenschaft-Fiction-in Die Realität umzusetzen. Im Jahr 2014 testete sterben US-Marine-Erfolgreich-Gesetze (Laser Waffensystem) an Bord Eines Schiffs im persischen Golf. Die verwendung von Festkörperlasern Durch LEDs gepumpt, speziell® Feind Ausrüstung billiger zu beschädigen oder zu Zerstören und präziser als herkömmliche Raketen und Erwarten, mehr weit vorwärts von 2016 ausgerollt. Unterdessen geht sterben Entwicklung der Weltraumlaser, obwohl keiner bisher im Einsatz.

Foto: Wissenschaftler am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien Entwickelt sterben Stärkste Laser der Welt, National Ignition Facility (NIF). für Kernforschung. befindet Es Sich in Einem Gebäude 10 Stockwerke mit Einer Fläche so groß Wie drei Fußballfelder besetzen, used es 192 Getrennte Laserstrahlen auf 500 Billionen Watt Leistung abzuliefern (100 mal mehr Energie als Jeder andere Laser), Erzeugung einge von temperaturen von bis zu 100 Millionen Grad. NIF kostete insgesamt $ 3500000000 und Wird für sterben Nächsten 30 Jahre an die Macht topaktuelle Kernforschung Erwartet. Links: Eine Zwillingslaser Buchten an der National Ignition Facility der. Rechts: So funktioniert es: Balken aus dem Laser Auf einem kleinen Pellet von Kraftstoff in Einer Kammer Konzentriert intensiven temperaturen erzeugen (Wie Jene tief im Inneren von Sternen). Die Idee ist, sterben zu Kernfusion erzeugen (Atome zusammen machen verbinden) und lassen Sie Eine enorme Menge Energie ein. Photo credit: Lawrence Livermore National Laboratory.

Wer die Laser erfand?

Heynckes Geburt von Lasern zurückverfolgen zu den Ersten Beiden Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts sterben. Das ist, WENN Albert Einstein sterben Quantentheorie des Lichts und der Photonen heraus (1905) und den Mechanismus der stimulierten Emission (im Jahr 1917)—Beiden WICHTIGSTEN Komponenten der Laser-Wissenschaft sterben. Aber es war noch vier Jahrzehnte vor der Ersten praktischen Laser tatsächlich Erschien.

Laser von Maser Entwickelt, sterben ähnlich Sind, Aber Produzieren und Mikrowellen Radiowellen anstelle des Sichtbaren Lichts. Maser gerechnet wurden in den 1950er jahren von Charles Townes und Arthur Schawlow erfunden. Beide Gingen auf den Nobelpreis für Physik für Ihre Arbeit (Townes 1964 und Schawlow 1981) zu gewinnen. Sie wandten Ihre erfindung am 30. Juli 1958 zum Schutz und gerechnet wurden US-Patent erteilt # 2929922 (Maser und Maser Kommunikationssystem) am 22. März 1960 (Eine der Zeichnungen von IHM zu Sehen hier).

Aber erfanden sie den Laser? Im Jahr 1957 von Townes ‘Doktoranden, Gordon Gould. eine Idee, Wie sichtbares Licht Version des Maser Arbeiten Könnte, Präge- das Wort skizzierte in Seinem Labor Notebook "Laser-" Dass wir haben seitdem used. Leider hat er nicht seine Idee zu der Zeit patentieren und had Nächsten sterben 20 Jahre Waden Lebens zu Juristischen Auseinandersetzungen zu widmen, schließlich ein Patent Für einen Teil der Laser erfindung gewinnt (Elle Verfahren zur herstellung Eines Materials Regung) und erhebliche Rücklizenzgebühren im Jahr 1977.

Obwohl H. Townes und oft der erfindung Laser gutgeschrieben Werden MIT, sterben erste Person, sterben EINEN Arbeits, sichtbares Licht-Laser zu bauen, war eigentlich Theodore Maiman. wer gewonnen hat nie Wirklich anerkennung sterben, er verdient sterben: seine ursprüngliche Zuschreibung Wadenfänger Arbeit Würde der von Zeitschrift abgelehnt Physical Review Letters, und trotz Zweimal für den Nobelphysikpreis nominiert, er Gewann nie ultimative Auszeichnung sterben. Er wurde jedoch im Jahr 1984 in sterben National Inventors Hall of Fame aufgenommen und viele andere weltweit Auszeichnungen für seine bahnbrechende Arbeit gewonnen.

Grafik: Oben rechts ursprüngliche Maser Entworfen in Spaten 1950er jahren von Arthur Schawlow und Charles Townes, Genommen von IHREM US-Patent 2.929.922 den die, das ich farbige habe sterben Hauptkomponenten zu markieren. Können Sehen Sie, Wie eng es den Laser in meinem Kunstwerk in der Box oben oben Ahnelt. Unten links: Gordon Gould alternative Laser ist ein ganz anderes Entwurf, Aber tut im Wesentlichen sterben same Arbeit: Verstärken von Licht. Patent Kunstwerke mit freundlicher genehmigung des US-Patent- und Markenamt.

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Auf of this Webseite

Auf other Websites

  • Laserfest. Eine Hervorragende Webseite eingerichtet, um Höhle 50. Jahrestag der Erfindung des Lasers zu markieren. Inklusive Hervorragende Videos von Laser-Pioniere, darunter Charles Townes und Theodore Maiman, und viele andere Nützliche Artikel und Ressourcen.

Artikel

  • Riesen-Laser komplex macht Fusion Voraus schließlich von Kenneth Chang und William J. Broad. Die New York Times. 12. Februar 2014 Explolaserbetriebene Fortschritte bei der National Ignition Facility.
  • Laser-Scan von Jonathan zukünftigen möglichkeiten Amos, BBC News, 12. Mai 2010. Erklärt, Wie Laser zu Einems unverzichtbaren bestandteil des täglichen Lebens geworden—und Wo die Technologie leitet nächste.
  • Laser heben Schmutz der Jahrhunderte aus Kunstwerke von Doreen Walton, BBC News, 26 2010 Laser Februar Kann used Werden, um Schmutz zu sprengen, Gemälde zu IHREM alten Glanz wieder herzustellen.
  • Laser Vision Brennstoffe Energiezukunft von Jonathan Fildes, BBC News, Den 6. Juni 2007. Wie Laser used Werden Könnte Energie Durch Kernfusion zu erzeugen.
  • Of this Tag in der Tech :: Verkabelt 16. Mai 1960: Forscher Shines ein Laserlicht von Randy Alfred, Wired, 16. Mai 2011. Erklärt, Wie Laser-Pionier Theodore Maiman den Ersten Rubinkristall Laser Erzeugt.
  • Das Rennen nach Sprechen Sie sterben erste Laser von Jeff Hecht. Ein kurzer Bericht über Laser Geschichte von Hechts Buch Laser-Pioniere (siehe unten).

Bücher

Für jüngere Leser

  • Routes of Science: Licht von Chris Woodford. Blackbirch 2004. Einer meiner Eigenen Bücher, das ist Geschichte sterben, Wie Scientists Die Geheimnisse des Lichts entwirrt. im Alter von 9–12.
  • Licht von David Burnie. DK Books, 1998. Was ist Licht, Und wie wir sie can Nutzen?

Für ältere Leser

  • Laser von Anthony E. Siegman. University Science Books, 1990. Eines der Besten Bücher über Einführungs Laser für College-Level-Studenten sterben, geschrieben von Einems Stanford-Professor.
  • Principles of Laser von Orazio Svelto. Springer, 1998. Eine weitere detaillierte Studenten Text für Studenten.
  • Laser-Pioniere von Jeff Hecht. Academic Press, 1992. Die Geschichte des Lasers, einschließlich Interviews mit 15 der WICHTIGSTEN Pioniere.

Videos

  • Die Erfindung der Laser bei den Bell Labs. Charles Townes und Arthur Schawlow Sind in diesem Grossen AT interviewt&T-Archiv Video aus dem Jahr 1988, sterben Erklärt, warum Laser Entwickelt gerechnet wurden, Wie sie funktionieren und war sie für uns Getan HABEN.
  • Theodore Maiman Erklärt die Erste Rubin-Laser. Der Entwickler des Ersten Arbeitslaser Erklärt seine erfindung in diesem Kurzen Archiv Video von The Optical Society.

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