prosinec 1958: Vynález Laseru

Charles Townes

Arthurem Schawlowem

Každý nyní a pak, vědecký průlom nastane, má revoluční dopad na každodenní život. Jedním z příkladů je vynález laseru, který znamená zesílení světla stimulovanou emisí záření. Málokdo si uvědomil, v době jeho vynález, který by dokázal být tak užitečné (a lukrativní) zařízení, ale laserové nakonec spustila nový vědecký obor a otevřel dveře, aby to, co je dnes multi-miliard dolaru průmyslu.

princip laseru se datuje do roku 1917, kdy Albert Einstein jako první popsal teorii stimulované emise, ale praktické zařízení má své kořeny v roce 1940 a počátku roku 1950, a to zejména v práci na mikrovlnné spektroskopie-mocný nástroj pro objevování thecharacteristics širokou škálu molekul-fyzikové Charles Townes, Arthurem Schawlowem a další, a následný vynález maseru (microwave amplification by stimulated emission of radiation).

po skončení druhé světové války byl Townes zaujat možností použití stimulované emise do sondových plynů pro molekulární spektroskopii. Jako vlnová délka mikrovlnného záření kratší, jeho interakce s molekulami stala silnější, takže je silnější spektroskopické nástroj. Townes a kolegy na Columbia University prokázala, pracovní maser v roce 1953, dva roky po podobné zařízení byly nezávisle na sobě vynalezen vědci z University of Maryland a Lebedev Laboratoře v Moskvě.

Nicméně, Townes si uvědomil, že vlnové délky z infračervené a optické světlo, protože byly kratší, by bylo ještě více výkonné nástroje pro spektroskopii, a zmínil, nápad na rozšíření maser zásadě kratší vlnové délky, aby Schawlowem při návštěvě druhé v Bell Labs. Schawlowem přišel s myšlenkou uspořádání sadu zrcadel, jeden na každém konci zařízení dutiny, odrazit světlo zpět a dopředu, čímž se eliminuje zesílení nějaké paprsky odráží se v jiných směrech. Myslel si, že by jim to umožnilo upravit rozměry tak, aby laser měl pouze jednu frekvenci, která by mohla být vybrána v rámci dané šířky čáry, a že velikost zrcadla by mohla být nastavena tak, aby mohl být tlumen i mírný pohyb mimo osu. Navrhl také použití určitých materiálů v pevné fázi pro lasery.

o osm měsíců později oba muži napsali dokument o důkazu koncepce pro svou práci, publikovaný v prosinci 1958 vydání fyzického přehledu (Vol. 112, č. 6, str. 1940-1949), a získal patent na vynález laseru o dva roky později-ve stejném roce, první funkční laser byl postaven Theodore Maiman v Hughes Aircraft Company. Townes byl spolu-příjemcem Nobelovy ceny za fyziku v roce 1964 za jeho základní práci v kvantové elektronice, která poskytla základ maserova / laserového principu. Schawlowovo uznání přišlo mnohem později; sdílel Nobelovu cenu za rok 1981 za své příspěvky k rozvoji laserové spektroskopie.

Zatímco Townes a Schawlowem jsou jména nejčastěji spojeny s vynálezem laseru, protože jejich 1958 papíru a následné patent, mnoho dalších, dělal důležité příspěvky. Možná, že je důvod, proč otázka, kdo skutečně vynalezl laserem se ukázala být poměrně sporný, z velké části na úsilí Gordon Gould, vědec na Columbia a později s Technical Research Group (TRG), získat patentová práva na základě jeho výzkumu notebook. Záznam o jeho počátečních nápadech na laser byl datován a notářsky ověřen v listopadu 1957. Gould bojoval po celá desetiletí, a v roce 1973 Soud USA Celní a Patent Odvolání rozhodl, že původní patent udělen Schawlowem a Townes byl příliš obecný, a neposkytla dostatek informací k vytvoření určitých klíčových komponent. Gouldovi byla nakonec udělena patentová práva a v roce 1988 obdržel svůj čtvrtý a poslední patent na lasery.

i když to byl pozoruhodný technický průlom, v jeho raných letech laser neměl mnoho praktických aplikací, protože to není dostatečně silný pro použití v paprsku-založené zbraně, a jeho schopnost přenášet informace přes atmosféra byla značně omezena jeho neschopnost proniknout mraky a déšť. Vědci však netrvalo dlouho a vyvinuli první laserové zaměřovací systémy a první nástroje pro laserovou chirurgii.

dnes jsou lasery všudypřítomné na komerčním trhu, používané v přehrávačích CD, v korektivní oční chirurgii, odstranění tetování, průmyslových montážních linkách, skenerech supermarketů, optických komunikacích a optickém ukládání dat.

Další čtení:

Bromberg, Joan L., „The Birth of the Laser“, Physics Today, October 1988, PP. 26-33.

„laserový Patent, který rozruší průmysl“, Business Week, 24. října 1977, s. 121-130.

Hecht, Jeff, „Winning the Laser Patent War,“ Laser Focus World, December 1994, PP. 49-51.