czwartek, 12 maja 2011

Lasery nie z tej i z tej ery

               Dawno, dawno temu w odległej galaktyce...

Jeśli oglądałeś „Gwiezdne Wojny”, to na pewno się zastanawiasz czy można zbudować pistolet laserowy i miecz świetlny. Zanim napiszę o tych urządzeniach muszę wyjaśnić, co to są światło i laser.
Światło to fale o różnej częstotliwości to znaczy długości fal. Najważniejszymi rodzajami promieniowania są: promieniowanie ultrafioletowe, promieniowanie widzialne, promieniowanie cieplne i promieniowanie radiowe. Wszystkie te fale wydziela słońce.
                Pewnie wiele razy zastanawiałeś się, czemu nie wolno patrzeć przez lornetkę w słońce. To, dlatego, że w lornetkach używana jest soczewka, która może skupić promień światła na siatkówce oka i trwale popsuć wzrok. Światło można skupić przepuszczając je na przykład przez lupę. Taki promień wytwarza ogromne ilości ciepła, więc można rozpalić ognisko skupiając go na łatwopalnym materiale.

Rys.1 schemat działania soczewki.

                Nie jest to jednak laser. Laser to urządzenie składające się z substancji czynnej (gazu np. ksenonu, cieczy lub substancji stałej np. kryształu rubinu). Substancja czynna jest bombardowana przez ogromne ilości energii (z innego lasera, mocnego źródła światła lub reakcji chemicznej), dzięki czemu wytwarza fale świetlne o jednej częstotliwości. Zjawisko to nazywa się pompowaniem. Fale są przepuszczane przez system wzmacniający, który składa się zazwyczaj z dwóch luster, a potem przez system skupiający, który skupia fale świetlne w jedną wiązkę. Taki laser może nawet stopić stal. Poniżej zamieszczam schemat jego działania.


Rys.2 schemat działania lasera.

Laser jest promieniem światła poruszającym się ze prędkością 300 000 kilometrów na sekundę, więc nie może się skończyć po kilku metrach. Dlatego nie możliwe jest skonstruowanie miecza świetlnego. Nie da się też zrobić pistoletu laserowego, w który strzela krótkimi promieniami. Wynaleziono laser, który jest wystarczająco mocny by posłużyć jako broń. Strzela on ciągłym, długim, niewidzialnym promieniem. Takie lasery zamontowano np. na samolocie Boeing i Hammerze, a służą one do niszczenia rakiet i min.


Rys.3 Hummer z bronią laser avenger (źródło Inne Oblicza Historii)

             
Rys.4 Boeing z bronią laserową (źródło Skrzydlata Polska)

Kiedy kosmonauci wylądowali na Księżycu, zostawili tam lustro, które odbijając światło ziemskiego lasera, służy do pomiaru odległości między Ziemią a Księżycem. Aparatura mierzy czas od wysłania do powrotu wiązki, mnoży ją przez 300 000 kilometrów na sekundę i dzieli przez dwa. Otrzymany wynik to odległość od Ziemi do Księżyca.

            Teraz lasery wykorzystuje się oprócz broni w drukarkach laserowych i drukarkach 3D. Drukarka laserowa wykorzystuje laser by naprowadzać tusz w odpowiednie miejsce na papierze. Drukarka 3D składa się głównie z pudełka z małymi drobinkami na przykład plastiku, na który komputer nanosi żywicę. System laserów pozwala na precyzyjne namierzenie miejsc, które mają zostać pokryte żywicą.