Этот волшебный луч

Я распечатал текст этой статьи на лазерном принтере, поиграл с котом – он очень смешно гоняется за пятном от лазерной указки, что висит на моем брелке, – и поехал в редакцию.Перед тем как сесть в машину, я зашел в магазин купить банку содовой – продавщица считала лазерным прибором штрихкод с банки и выбила чек. В машине я вставил CD-диск в лазерный проигрыватель, заиграла хорошая медленная музыка, и я поехал – стараясь не превышать скорости, ведь можно нарваться на штраф, если лазерный измеритель скорости из камеры наблюдения зафиксирует, что я слишком уж тороплюсь. Мне позвонил приятель, собирающийся делать лазерную коррекцию зрения, он волновался – я его успокоил, это совсем не страшно…По дороге я думал, что хотя всего пятьдесят лет назад был миру представлен первый в истории лазер на искусственном кристалле рубина, но он уже проник во все сферы нашей жизни. И основную роль в создании этого удивительного прибора сыграли двое московских ученых – Прохоров и Басов.Однако началось все с предсказания, сделанного гениальным Альбертом Эйнштейном. В 1916 году он занимался исследованиями в области квантовой теории света и взаимодействия его с веществом.И предположил существование явления вынужденного излучения – физической основы работы любого лазера. Великому физику удалось теоретически подтвердить догадку, что высокомощный пучок света способен изменять физические свойства вещества. А сам пучок может получаться тоже из вещества, в котором созданы определенные условия.Однако на тот момент не существовало технологий, чтобы создать что-либо подобное и подтвердить теорию практикой.И работа Эйнштейна была почти забыта физиками: исследования по изучению строения атома занимали тогда всех значительно больше.Первая попытка получить лазерное излучение датируется 1928 годом: существование вынужденного излучения было экспериментально подтверждено Р. Ладенбургом и Г. Копферманном. А в 1939 году молодой советский ученый В. А. Фабрикант вернулся к введенному Эйнштейном в физику понятию вынужденного излучения. Он предсказал возможность использования вынужденного излучения среды с инверсией населенностей для усиления электромагнитного излучения. Исследования Фабриканта заложили прочный фундамент для создания лазера.Еще несколько лет интенсивных исследований в спокойной, мирной обстановке – и лазер был бы создан. Однако Вторая мировая война отложила рождение лазера почти на два десятилетия.[b]Вчера[/b]Только в 1955 году советские ученые Н. Басов и А. Прохоров разработали квантовый генератор. Это устройство представляло собой оптический усилитель микроволнового излучения в среде аммиака.Александр Михайлович Прохоров (1916–2001) родился в Атортоне (Австралия) в семье рабочего революционера, бежавшего сюда в 1911 году из сибирской ссылки. После русской революции семья Прохорова возвратилась на родину в 1923 году и через некоторое время поселилась в Ленинграде. С блеском окончив школу и физфак университета, он поступил в аспирантуру в московский ФИАН, где стал заниматься радиоволнами в ионосфере.Началась война – и Прохоров ушел на фронт. Воевал в пехоте, в разведке, отмечен боевыми наградами, был дважды ранен. Демобилизовавшись в 1944 году, после второго тяжелого ранения, он возвратился к прерванной войной научной работе в ФИАНе. В 1948 году Александр Михайлович приступил к исследованию природы и характера электромагнитного излучения, испускаемого в циклических ускорителях заряженных частиц.В 1950 году Прохоров начал работы в совершенно новом направлении физики – радиоспектроскопии, постепенно отходя от работ в области физики ускорителей. Вместе с группой молодых сотрудников лаборатории колебаний Прохоров создал отечественную школу радиоспектроскопии, быстро завоевавшую передовые позиции в мировой науке.Одним из этих молодых ученых был Николай Геннадьевич Басов.Басов родился 14 декабря 1922 года в городе Усмани Воронежской губернии.Окончание школы Басовым совпало с началом войны. В 1941 году Николая призвали в армию. Он учился в Военно-медицинской академии, служил в батальоне химической защиты, затем в действующей армии.В 1946 году Басов поступил в Московский механический институт, с 1949 пришел работать в ФИАН. Тогда же началось плодотворное сотрудничество Басова и Прохорова, которое привело к основополагающим работам в области квантовой электроники.В 1952 году Прохоров и Басов выступили с первыми результатами теоретического анализа эффектов усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами, в дальнейшем ими была исследована физика этих процессов.Изобретение в 1955 году Басовым и Прохоровым квантового генератора подтолкнуло американских ученых Ч. Таунса и А. Шавлова на разработку лазера. Вместе с ними начал работу и А. Прохоров, который уже в 1958-м получил первые результаты, использовав резонатор Фабри-Перо (два плоскопараллельных зеркала – полупрозрачное и непрозрачное). В 1960 году американцу Т. Мейману, воспользовавшемуся разработками Басова, Прохорова и Таунса, удалось получить опытный образец лазера на основании рубина с волной накачки длиной в 0,69 мкм.Работающий в инфракрасном диапазоне на фториде кальция лазер через полгода был «принят на вооружение» в компании IBM.В декабре 1960 года исследователи из Bell Laboratories Али Джаван, Уильям Беннетт и Дональд Хэрриот разработали и продемонстрировали первый в истории физики газоразрядный лазер на смеси гелия и неона – такие лазеры применяются и до сих пор. Именно этот день принято считать днем рождения лазера.Само название расшифровывается как Light Amplifi cation by Stimulated Emission of Radiation –«усиление света посредством вынужденного излучения».В 1964 году Прохоров, Басов и Таунс за свои исследования были удостоены Нобелевской премии.Трудно представить себе сегодня сферу деятельности человека, где не использовался бы лазер. Он применяется и в астрономии (измеряются расстояния до небесных тел, например Луны), и в медицине (операции на органах – рассечение и сваривание тканей), и в химии (управление реакциями), и в физике (термоядерный синтез), и в промышленности (лазерная резка, сварка и термообработка поверхностей). Особенно весомо применение лазеров в военном деле. Тут и целеуказатели, и лазерный прицел, и системы обнаружения снайперов, и дальномеры, и лазерное наведение боеприпасов.Остановимся подробнее на применении лазеров в быту. Один из самых простых и распространенных предметов – лазерная указка, которую можно купить на каждом углу и использовать по назначению – указывать на разные предметы.Бывают разных цветов, в зависимости от типа диода – красные (самые распространенные и дешевые), зеленые, синие, бирюзовые, фиолетовые.Почти у всех есть компьютер. И если лазерный принтер стоит не в каждом доме, то компьютерная мышь есть у всех.Лазер позволил отказаться от увеличивающего вес мышки и постоянно пачкающегося шарика. Мыши с шариками стали уже раритетом. А компьютер, скорее всего, подключен к Интернету посредством оптического кабеля, использующего принцип волоконно-оптической связи, в которой не обошлось без лазера.И уж почти все используют в домашних условиях устройства прослушивания музыкальных дисков CD, просмотра лазерных дисков DVD или более современных и емких BD (Blu-ray Disc). Насколько легче стало людям, когда они отказались от аналоговых видео- и аудиокассет, которые имели неприятную способность портиться со временем, и окунулись в торжество цифровых форматов! Меломаны, посещающие концерты, знают, что ни один концерт не обойдется без красивейшего лазерного шоу. Любители делать подарки обратят внимание на голографию и лазерную гравировку, часто используемые в сувенирах. Впрочем, голография имеет не только потребительское применение.И хотя штрихкод был изобретен раньше лазера (в 1952 году), обширное использование он получил лишь с внедрением лазера в быт.Что ждать в будущем от развития лазерных технологий? Безусловно, как бы это ни было грустно, будет расширяться их военное применение. Так, американская оборонная корпорация Northrop Grumman объявила, что ей удалось разработать твердотельный электрический лазер мощностью около 100 киловатт. И если пока известны лишь лазеры, которые способны не разрушать ракеты, а портить их электронику, систему навигации, то это первый шаг на пути к созданию боевого лазера, который станет похож на оружие из фантастических фильмов.Другая линия развития гораздо более мирная и близкая сердцу обычного человека. Особенно – поклонника кино. Это создание подлинного трехмерного изображения. Пресловутое 3D, о котором так много сейчас говорят, на самом деле является не трехмерным изображением, а лишь его иллюзией. Настоящее 3D – это создание трехмерной фигуры, которую можно обойти со всех сторон, и такие варианты уже существуют. Для этого в пространстве создается заполненная паром или струями воды область, на которую с нескольких сторон проецируется изображение. По-видимому, следующим шагом будет локальное изменение самой атмосферы помещения и создание трехмерной движущейся фигуры без использования пара или воды.Продолжатся и фундаментальные исследования в данной сфере. Вполне вероятно, лидером здесь станет наукоград «Сколково», строящийся недалеко от Москвы, поскольку одним из научных руководителей этого инновационного центра является нобелевский лауреат академик Жорес Алферов, создатель активно применяемых в лазерной технике гетероструктур. Тем более что в лазерной технике могут найти применение особые свойства наноматериалов, а тема нанотехнологий также обширно разрабатывается и серьезно финансируется в России.[i]Blu-ray Disc (или BD) – формат оптического носителя, используемый для записи с повышенной плотностью и хранения цифровых данных, включая видео высокой четкости. Стандарт Blu-ray был совместно разработан консорциумом BDA. Первый прототип нового носителя был представлен в октябре 2000 года.Коммерческий запуск формата Blu-ray прошел весной 2006 года. Blu-ray (букв.«синий луч») получил свое название от использования для записи и чтения коротковолнового (405 нм) «синего» (технически сине-фиолетового) лазера.Буква «e» была намеренно исключена из слова «blue», чтобы получить возможность зарегистрировать торговую марку, так как выражение «blue ray» является часто используемым и не может быть зарегистрировано как торговая марка.Компакт-диск, он же CD, был разработан в 1979 году компаниями Philips и Sony.В 1982 году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в городе Лангенхагене под Ганновером, в Германии.Выпуск первого коммерческого музыкального CD был анонсирован 20 июня 1982 года. История гласит, что на нем был записан альбом «The Visitors» группы ABBA. Первым компакт-диском, попавшим на прилавки музыкальных магазинов, был альбом Билли Джоэла (Billy Joel) 1978 года под названием «52nd Street».[/i][i]Лазерный принтер – один из видов принтеров, позволяющий быстро изготавливать высококачественные отпечатки текста и графики на обыкновенной бумаге. Формирование изображения происходит путем непосредственного сканирования лазерным лучом фоточувствительных элементов принтера. Первый лазерный принтер EARS был сконструирован в 1971 году компанией Xerox, когда один из исследователей фирмы, Гари Старквезер, модифицировал копир компании.В конечном счете лазерная печать принесла компании Xerox многомиллионные доходы. Первым принтером, предназначенным для индивидуального использования, стала модель 1981 года Xerox Star 8010. Этот принтер был весьма дорогостоящим – $17 000.Сейчас розничные цены на принтеры начинаются со $100.[/i]