decembrie 1958: invenția laserului

Charles Townes

Arthur Schawlow

Din când în când, apare o descoperire științifică care are un impact revoluționar asupra vieții de zi cu zi. Un exemplu în acest sens este invenția laserului, care reprezintă amplificarea luminii prin emisia stimulată de radiații. Puțini oameni și-au dat seama la momentul invenției că s-ar dovedi a fi un dispozitiv atât de util (și profitabil), dar laserul a lansat în cele din urmă un nou domeniu științific și a deschis ușa către ceea ce este astăzi o industrie de mai multe miliarde de dolari.principiul laserului datează din 1917, când Albert Einstein a descris pentru prima dată teoria emisiei stimulate, dar dispozitivul practic își are rădăcinile în anii 1940 și începutul anilor 1950, în special lucrarea privind spectroscopia cu microunde-un instrument puternic pentru descoperireacaracteristicile unei largi varietăți de molecule-de către fizicienii Charles Townes, Arthur Schawlow și alții și invenția ulterioară a maser (amplificarea cu microunde prin emisia stimulată de radiații).

după încheierea celui de-al Doilea Război Mondial, Townes a fost intrigat de posibilitatea utilizării emisiilor stimulate pentru a sonda gazele pentru spectroscopie moleculară. Pe măsură ce lungimea de undă a radiației cu microunde a devenit mai scurtă, interacțiunile sale cu moleculele au devenit mai puternice, făcându-l un instrument spectroscopic mai puternic. Townes și colegii de la Universitatea Columbia au demonstrat un maser de lucru în 1953, la doi ani după ce dispozitive similare au fost inventate independent de cercetătorii de la laboratoarele Universității din Maryland și Lebedev din Moscova.cu toate acestea, Townes și-a dat seama că lungimile de undă ale luminii infraroșii și optice, deoarece erau mai scurte, ar fi instrumente și mai puternice pentru spectroscopie și a menționat ideea extinderii principiului maser la lungimi de undă mai scurte până la Schawlow în timp ce îl vizita pe acesta din urmă la Bell Labs. Schawlow a venit cu ideea de a aranja un set de oglinzi, câte unul la fiecare capăt al cavității dispozitivului, pentru a sări lumina înainte și înapoi, eliminând astfel amplificarea oricăror fascicule care sări în alte direcții. El a crezut că acest lucru le va permite să ajusteze dimensiunile astfel încât laserul să aibă o singură frecvență care să poată fi selectată într-o lățime de linie dată și că dimensiunea oglinzii ar putea fi ajustată astfel încât chiar și mișcarea ușoară a axei să poată fi amortizată. El a sugerat, de asemenea, utilizarea anumitor materiale în stare solidă pentru lasere.opt luni mai târziu, cei doi bărbați au scris o lucrare despre dovada conceptului pentru munca lor, publicată în numărul din decembrie 1958 al revistei Physical Review (Vol. 112, nr. 6, pp. 1940-1949) și a primit un brevet pentru invenția laserului doi ani mai târziu-în același an primul laser de lucru a fost construit de Theodore Maiman la Hughes Aircraft Company. Townes a fost co-beneficiar al Premiului Nobel pentru Fizică din 1964 pentru munca sa fundamentală în electronica cuantică care a oferit baza principiului maser/laser. Recunoașterea lui Schawlow a venit mult mai târziu; a împărtășit Premiul Nobel din 1981 pentru contribuțiile sale la dezvoltarea spectroscopiei laser.în timp ce Townes și Schawlow sunt numele asociate cel mai adesea cu invenția laserului datorită hârtiei lor din 1958 și a brevetului ulterior, mulți alții au adus contribuții vitale. Poate de aceea, întrebarea Cine a inventat cu adevărat laserul s-a dovedit a fi una destul de litigioasă, datorată în mare parte eforturilor lui Gordon Gould, om de știință la Columbia și mai târziu la Technical Research Group (TRG), pentru a câștiga drepturi de brevet pe baza caietului său de cercetare. O intrare despre ideile sale inițiale pentru laser a fost datată și legalizată în noiembrie 1957. Gould a luptat zeci de ani, iar în 1973 Curtea vamală a SUA și apelurile la brevete a decis că brevetul original acordat lui Schawlow și Townes era prea general și nu furniza suficiente informații pentru a crea anumite componente cheie. Gould a primit în cele din urmă drepturi de brevet, primind al patrulea și ultimul brevet pe lasere în 1988.deși a fost o descoperire tehnică remarcabilă, în primii săi ani laserul nu avea multe aplicații practice, deoarece nu era suficient de puternic pentru a fi utilizat în armamentul bazat pe fascicul, iar capacitatea sa de a transmite informații prin atmosferă a fost grav împiedicată de incapacitatea sa de a pătrunde în nori și ploaie. Dar nu a durat mult până când cercetătorii au dezvoltat primele sisteme de observare cu laser și primele instrumente pentru chirurgia cu laser.

astăzi, laserele sunt omniprezente pe piața comercială, utilizate în CD playere, în chirurgia corectivă a ochilor, îndepărtarea tatuajelor, liniile de asamblare industriale, scanerele supermarketurilor, comunicațiile optice și stocarea optică a datelor.

lecturi suplimentare:

Bromberg, Joan L., „nașterea laserului”, fizica astăzi, octombrie 1988, pp.26-33.

„un brevet Laser care supără industria” săptămâna Afacerilor, 24 octombrie 1977, pp.121-130.

Hecht, Jeff, „câștigarea războiului brevetelor Laser”, Laser Focus World, decembrie 1994, pp.49-51.