​Новые технологии: Лазеры и их применение

Человечество за свою многовековую историю изобрело множество вещей от самых примитивных до новых технологий.

Одними из новых технологий, все шире проникающих практически во все области жизни и деятельности человека, являются лазерные технологии.

Лазеры – это устройства, способные излучать самый яркий свет, который даже ярче, чем свет Солнца. Лазер производит поток света, обладающий чрезвычайной концентрацией.

Лазер — очень полезное изобретение, которое применяется во многих сферах жизни, оно покорило мир. Не будет преувеличением сказать, что, появившись в середине XX века, лазеры сыграли в жизни людей такую же значимую роль, как электричество и радио.

Свет от лазера имеет особенные и очень ценные свойства, выгодно отличающие его от света обычных, тепловых источников.

Первые открытия, подарившие человечеству лазер, были сделаны уже чуть более 100 лет назад. В 1917 году Альберт Эйнштейн заложил основы квантово-механического принципа действия лазера, предсказал абсолютно новое явление в физике — вынужденное излучение. Но реализовать эту идею на практике удалось только в 60-е годы 20 века. Самый первый лазер создал калифорнийский физик Теодор Майман 16 мая 1960 года.

Возможности сфокусированного пучка лазерного излучения уникальны. Процесс обработки лазерным лучом отличается от традиционных методов обработки отсутствием контактных явлений в зоне обработки, минимальной зоной теплового воздействия, универсальностью сфокусированного пучка — инструмента и возможностью автоматизации процесса. В их основе лежит тепловое воздействие на материалы электромагнитного излучения, создаваемого оптическими генераторами — лазерами.

Лазеры — это уже рабочий инструмент во многих областях современной науки. Эти устройства, будучи очень функциональными, окружают современного человека в повседневной жизни.

Лазеры широко используются в современных научных исследованиях, в медицине, в военных целях, в спорте, для связи, в быту, в индустрии развлечений, в сфере транспорта.

Лазер незаменим в генной инженерии и нанотехнологиях (которые работают с объектами размером порядка миллионной доли миллиметра — 10–9 м). При помощи лучей лазера преодолеваются масштабные ограничения — разрезаются, передвигаются и соединяются между собой невидимые для глаза составляющие части генов, биологических молекул и нанотехнологические детали.

ЛАЗЕРНЫЙ ПРОЕКТОР

Лазерные локаторы — лидары, используются для исследований свойств атмосферы.

Нанолазер Ученые новосибирского Института автоматики и электрометрии СО РАН создали самый длинный в мире оптоволоконный лазер со случайно распределенной обратной связью. Его протяженность составляет около 100 километров. Лазер работает без зеркал, вместо которых используется рэлеевское рассеяние на нанометровых неоднородностях плотности оптоволокна — нити из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемой для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения. Лазер обладает колоссальной чувствительностью к изменениям температуры, ко всякого рода деформациям, давлению и вибрации.

Этот лазер можно применять для передачи информации на значительные расстояния без оптических усилителей. Кроме того, его можно встраивать в различные сложные конструкции — начиная с мостов и зданий, заканчивая летательными аппаратами и ракетами, чтобы «сигналить» о состоянии и исправности технических систем.

Лазерные технологии широко применяются как в хирургии, так и в терапевтических целях. Например, благодаря его уникальным возможностям, луч лазера возможно легко ввести сквозь глазной зрачок и «приварить» отслоившуюся сетчатку, исправить в труднодоступной области глазного дна существующие дефекты.

В современной хирургии при сложных операциях используется лазерный скальпель, который минимизирует повреждение живых тканей. Лазерное излучение небольшой мощности ускоряет регенерацию поврежденных тканей. Оно также оказывает воздействие, по свойствам похожее на иглоукалывание, практикуемое восточной медициной, — лазерная акупунктура. +В косметологии активно используются диодные и пикосекундные лазеры.

В военных целях спектр применения лазеров очень велик. Например, их используют в разведке — для поиска целей и связи. Но все же в первую очередь при помощи лазеров изобретают и изготавливают новейшие виды оружия.

Уже сегодня ведутся разработки и существуют примеры лазерных пистолетов, которыми планируется вооружать экипажи военных орбитальных станций. И это не сюжет фантастического фильма, а новейшие научные разработки!

Лазеры нашли широкое применение в индустрии развлечений. Многие знакомы с лазерным шоу: такие представления часто сопровождают фестивали, концерты, праздничные мероприятия. Лазерное шоу может быть создано как внутри помещения, так и на свежем воздухе. Организатор способен выбрать оборудование под свои задачи и проецировать изображение любой сложности в любом цветовом диапазоне.

Но в наше время лазерным шоу никого не удивишь. В Нью-Йорке в ноябре 2012-го появилась кратковременная лазерная установка с названием Global Rainbows — 35-километровым лазерным лучом в небо.

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ В НАУКЕ

Еще одним интересным примером применения лазера в индустрии развлечений стал лазерный костюм для вечеринок, разработанный тайваньским дизайнером по имени Wei-Chieh Shih. Одежда представляет собой лазерную установку и способна освещать все вокруг красным светом, генерируя лучи, направленные в разные стороны.

Лазеры могут быть полезны и в сфере транспорта. Так, например, в Нидерландах планируют внедрить установку лазерных излучателей на локомотивах поездов: это позволит убирать мусор и опавшие листья с путей прямо во время движения. Ведь все посторонние предметы, прилипшие к колесам, увеличивают тормозной путь и повышают риск катастрофы.

Лазер может быть использован и при езде на велосипеде. Велосипедными дорожками оснащены далеко не все улицы. А в темное время суток автомобилисты могут не увидеть разметку. В «умных» байках появилась необычная функция: они могут проецировать велосипедную дорожку при помощи лазерной установки. Такой подход повышает безопасность: велосипедист становится видимым и для других участников дорожного движения в темное время суток.

Лазер встроен в некоторые современные гаджеты. Так, например, устройство Magic Cube способно проецировать виртуальную клавиатуру на рабочий стол или другую поверхность. Гаджет ориентирован на пользователей планшетов и смартфонов.

Интересное применение лазера придумала компания Nike. Разработка представляет собой мобильную установку, которая может проецировать поля для игры в футбол при помощи лазерных лучей. Площадку можно создать на любой ровной поверхности — как в городе, так и за его пределами.

Благодаря огромной мощности лазеры непрерывного действия активно используются для того, чтобы разрезать, сваривать или спаивать детали, изготовленные из самых различных материалов. При высокой температуре лазерного излучения становится возможным сваривать даже те материалы, которые нельзя соединить между собой другими методами. Например, сваривание металла и керамики для получения нового материала — металлокерамики, обладающего уникальными свойствами.

Для того чтобы изготовить микросхемы, используется лазерный луч, который способен сфокусироваться в одну мизерную точку, имеющую диаметр порядка микрона.

Еще одно замечательное свойство лазерного луча — его идеальная прямота. Это позволяет использовать его как самую точную «линейку» в строительстве. Также в строительстве и геодезии при помощи импульсных лазеров производят измерения огромных расстояний на местности, засекая время, за которое световой импульс продвигается от одной точки до другой. ЛАЗЕРНАЯ СВЯЗЬ

Появившиеся лазеры вывели на принципиально новый уровень технику связи и записи информации.

Радиосвязь, развиваясь, постепенно переходила на все более короткие длины волн, поскольку было доказано, что высокие частоты (с наименьшей длиной волны) предоставляют каналу связи наибольшую пропускную способность. Настоящим прорывом стало понимание того, что свет — это такая же электромагнитная волна, просто короче во множество десятков тысяч раз. Следовательно, через лазерный луч возможно передавать объем информации, в десятки тысяч раз превосходящий объем, передаваемый высокочастотными радиоканалами. В результате этого были усовершенствованы различные виды связи по всему миру.

Также при помощи луча лазера записываются и воспроизводятся компакт-диски со звуками — музыкой, и изображениями — фото и фильмами. Индустрия звукозаписи, получив такой инструмент, сделала гигантский шаг вперед.

Если вдруг изъять лазеры, то мир перестанет быть таким привычным и комфортным. Без лазеров невозможно представить компьютеры, а значит, и огромный пласт современной жизни человека. Будучи очень интересно устроенным, лазер открывает перед современной наукой новые перспективы развития.

Свойства его невероятно многогранны, и можно смело сказать, что лазерный луч «высвечивает» себе путь абсолютно во всех сферах человеческой жизни, делая ее качественнее и счастливее!

Сегодня мы можем наблюдать очень интенсивное развитие лазеров. Практически ежегодно изобретаются новые их виды — химические, эксимерные, полупроводниковые, лазеры на свободных электронах.

Свойства лазерного излучения уникальны. Это превратило лазеры в незаменимый для самых различных областей науки и техники инструмент.


фото из открытых источников



+1
19:52
217
Нет комментариев. Ваш будет первым!