Jesteś tutaj

Pierwszy błysk lasera

Po raz pierwszy światło laserowe rozbłysło 16 maja 1960 roku. Dziś lasery są obecne wszędzie, od zaawansowanych laboratoriów badawczych po szpitale, supermarkety, dyskoteki i nasze biurka. Główną cechą światła laserowego jest możliwość wytwarzania wąskich i silnych wiązek o jednej długości fali, które pozostają spójne na ogromnych odległościach. Lasery, początkowo niedoceniane, umożliwiły rozwój takich technologii jak współczesna telefonia czy Internet, bez których dziś nie wyobrażamy sobie świata. Warto więc wiedzieć jak narodził się, tak ważny dla nas wynalazek. 

W latach pięćdziesiątych XX wieku znane już były podstawy teoretyczne budowy lasera, wiele zaspołów naukowych głowiło się nad przełożeniem teorii w czyn.  Pierwsze błyski światła laserowego pojawiły się w Hughes Research Laboratory w Kalifornii 16 maja 1960 roku, gdzie Ted Maiman eksperymentował z kryształem rubinowym, który oświetlał silną lampą błyskową. Ted w autobiograficznej książce The Laser Odyssey opisuje dzień odkrycia następująco:

Popołudnie 16 maja, 1960; czas potwierdzić albo zaprzeczyć wszystkim obawom "dlaczego laser rubinowy nie zadziała" albo "dlaczego lasery nie mogą zostać uruchomione". Dość nowych obliczeń i częściowych eksperymentów. To był moment prawdy!
Irnee D’Haenens i ja byliśmy jedynymi ludźmi, którzy przeprowadzali i obserwowali eksperyment. (...) Zbieraliśmy sygnał czerwonej fluorescencji rubinu. Zanik sygnału trwał około 3 ms, dokładnie tyle ile prawdopodobny czas życia górnego poziomu laserowego. (...)
Stopniowo zwiększaliśmy napięcie zasilania, monitorując sygnał emitowanego światła. Poziom sygnału wyjściowego rósł proporcjonalnie do dostarczanej energii, ale czas zaniku pozostawał niezmienny.
Kiedy doszliśmy do poziomu 950V na zasilaczu lampy błyskowej, nagle wszystko się zmieniło! Intensywność sygnału wyjściowego wystrzeliła w górę, a czas zaniku gwałtownie zmalał.
Voila! To było to!
Narodził się laser!

 

Ted Maiman ze swoim historycznym wynalazkiem.

 

Tym sposobem udało się uzyskać pierwsze źródło spójnego, czerwonego światła o długości 694,3 nm, emitowanego w krótkich impulsach. Konstrukcja była dość prosta i niepozorna, jak na coś, co miało w najbliższych latach zrewolucjonizować naukę i technikę.

Pierwszy laser Teda Maimana składał się z trzech zasadniczych części: rubinowego pręta, napylonych srebrnych luster oraz lampy błyskowej dużej mocy.

 

O swoim odkryciu Ted Maiman chciał jak najszybciej donieść światu, aby potwierdzić wygraną w wyścigu laserowym. Swoje dokonanie opisał i czym prędzej wysłał do uznanego periodyku naukowego Physical Review Letters. Praca została jednak odrzucona... redaktor Simon Pasternack uznał, że Maiman coś już ostatnio pisał o badaniach spektroskopowych rubinu i w nadesłanej pracy nie ma nic nowego i przełomowego.  Ile można publikować o świeceniu jakiegoś tam kryształku, no bez przesady... Ted nie poddał się jednak łatwo i próbował interweniować u redaktora czasopisma, przekonując go przed jak ważnym odkryciem stoi. Niestety bezskutecznie, odpowiedź redaktora była jasna. Recenzenci Physical Review Letters się nie mylą, skoro recenzent uznał, że doniesienie o pierwszym laserze nie nadaje się do publikacji, oznacza dokładnie to, że się nie nadaje. Koniec kropka, nie ma o czym dyskutować. Taki obrót spraw skłonił Maimana do wysłania skróconej wersji pracy gdzie indziej. Tym razem zapukał do drzwi czasopisma Nature. Tamtejsi redaktorzy połapali się od razu z czym mają do czynienia i krótka, ale przełomowa praca ukazała się 6 września 1960 roku.

Bardzo krótka, jednostronicowa praca Teda Maimana, 
donosząca o obudowie pierwszego lasera rubinowego Stimulated Optical Radiation in Ruby
ukazała się w Nature 6 września 1960 roku.

 

Początkowo, co świetnie pokazuje przykład redaktora z Physical Review Letters, odkrycie lasera było nieco niedoceniane, nie widziano dla tego wynalazku zbyt wielu zastosowań, poza czysto naukowymi. Pierwsze reakcje prasy doszukiwały się sensacji i zastosowań militarnych, w odkryciu widziano nawet mityczne promienie śmierci, znane z literatury fantastycznej. W stosunku do wynalazku mówiono nawet "o znalezieniu rozwiązania, które potrzebuje dopiero postawienia problemu". Szybko jednak znalazły się liczne zastosowania dla nowej techniki. W pierwszej kolejności wykorzystano niezwykłą zbieżność wiązek laserowych, stosując je w miernictwie lądowym. Spektakularnym przykładem jest budowa tunelu pod Kanałem La Manche, który drążony był z dwóch stron. Brytyjska i francuska odnoga, dzięki zastosowaniu techniki laserowej, rozminęły się tylko o kilka centymetrów. 

 

Sensacyjne nagłówki w prasie po publicznym ogłoszeniu budowy pierwszego lasera.

 

Jednym z ciekawszych eksperymentów z użyciem lasera rubinowego Maimana był pierwszy precyzyjny pomiar odległości z Ziemi do Księżyca. W 1969 impuls światła laserowego został wysłany z Ziemi w stronę powierzchni naszego naturalnego satelity, a następnie odbity od lustra umieszczonego tam przez astronautów z programu Apollo. Pomiar czasu podróży takiego błysku pozwolił wyznaczyć dystans Ziemia-Księżyc z dokładnością do 3 cm.

Sam Teodor Mainman wyjaśnia podstawy działania lasera rubinowego oraz kulisy swojego odkrycia w wykładzie zarejestrowanym w 1983 roku. Pod koniec nagrania prezentuje, jak wyglądał historyczny, pierwszy model jego wynalazku.

 

 

Wolne chwile i wakacje wynalazca lubił spędzać z rodziną w blasku światła ze źródeł konwencjonalnych. Poniżej zdjęcie z 1980 roku z córką Sheri w blasku światła słonecznego.

Więcej do poczytania
  • Obrazek użytkownika piotrowski
    O autorze:

    Marcin Piotrowski

    Wydawca portalu fiztaszki.pl, webmaster, redaktor działu fresh science.
    Fiztaszki popija zawsze yerba mate. Mimo tego, że w pracy w laboratorium ma do czynienia z ekstremalnie niskimi temperaturami, nie przepada za terrere. Oprócz kuchennego eksperymentowania, zajmuje się fiztaszkowym webmasteringiem. Aktualnie bada czy fiztaszkowa fizyka działa tak samo w Australii.

Dodaj komentarz