Hvorfor ble laserlys oppfunnet?

Laser er et akronym for lysforsterkning via stimulert emisjon av stråling. Mer dagligtale, er det et lys som frembringer en intens lysstråle.
En maser er en laser som benytter mikrobølger, og det ble oppfunnet før laseren.
Charles Townes og Arthur Schawlow teoretisert om laseren før bygge den første maser. Den første laseren ble bygget av Theodore Maiman i 1960 ved Hughes Research Labs, slo ut flere konkurrerende lag, inkludert Charles Townes 'team ved Columbia University.

Lys som skinner Straight

Radiant lys sprer seg fra en sentral emitter. Derfor, er utfordringen å emittere lys i en retning utløste interesse i seg selv. Videre vil overføring av energi lider av forringelse. Finne en måte å overføre energi annet enn gjennom bølger som amplituder redusert med avstanden var av stor interesse.

Nysgjerrighet

Laseren ble oppfunnet for det meste ut av nysgjerrighet. Som maser oppfinner Townes skrev i sin selvbiografiske utstilling på oppfinnelsen sin, ble han ertet av kolleger for å ha kommet opp med en fin idé på jakt etter et problem.
I "Hvordan Laser Happened» skrev han: "Sannheten er, ingen av oss som jobbet på de første lasere forestilt meg hvor mange bruker det etter hvert kunne bli Dette illustrerer et viktig poeng som ikke kan være over stresset Mange av dagens praktiske teknologier føre.. fra grunnleggende vitenskap gjort år til tiår før. de involverte, motivert hovedsakelig av nysgjerrighet, ofte har liten idé om hvor deres forskning vil føre. Vår evne til å forutsi praktiske utbetalingene fra grunnleggende utforskning av sakens natur (og, på samme måte, å vite hvilke av dagens forsknings veier er teknologiske blindveier) er dårlig Dette springer ut av en sentral sannhet. nye ideer oppdaget i ferd med forskning er virkelig nytt ".

Forut bruksområder

Selv om ikke alle bruker var forventet, noen var absolutt. Gordon Gould, en masterstudent ved Columbia, hadde flere samtaler med Townes om lasere før 1960. I Gould 1959 konferanse papir, "The LASER, Lys Amplification by stimulert utslipp av stråling," han bemerket mulige applikasjoner som spektrometri, interferometri, radar og kjernefysisk fusjon.

Motivasjon for Maser

Under andre verdenskrig ble Townes utvikle radar for fly ved Bell Labs. Den spredende natur av elektromagnetiske bølger inhiberte nøyaktigheten av radar. Kortere bølgelengder betydde større radar nøyaktighet. Etter krigen fortsatte Townes med radar forskning ved Bell Labs, prøver forskjellige bølgelengder. Townes bidratt til å redusere bølgelengden til 1,25 centimeter før de overføres til Columbia i 1948.
På Columbias fysikk avdeling, Townes brukt midler fra marinen, som ønsket et fortsatt mindre bølgelengde å forfølge mikrobølgeovn forskning. På grunn av de dispersive kvaliteter av elektromagnetisk stråling, amplifikasjonsmetoder var av stor interesse. Da ideen om en enkelt-retning mikrobølgeovn forsterker kom opp i 1951, Townes og Jim Gordon jobbet med det i tre år før du oppretter en arbeidsgruppe maser.

skeptikere

Anvendelser av forskningen var ikke klart for alle. Nobelprisvinner II Rabi prøvde å drepe maser prosjektet før det ble opprettet, ikke fra en tro på at det ikke kunne gjøres, men i stedet ut av en tro på at det var upraktisk og at ressursene bør viderekoblet andre steder.
Mange prominente fysikere tenkte at det kunne ikke engang fungerer, basert på deres kunnskap om fysiske prinsipper. I kvantemekanikk, usikkerheten prinsipp utviklet av Einstein, forteller at energi (og derfor den frekvens, ved E = hv) av et foton ikke kan være kjent med stor nøyaktighet i løpet av kort tid. I masere, fotoner vare i en meget kort tid. Derfor, ikke mindre enn Neils Bohr og John von Neumann trodde det ikke kunne fungere, selv etter at det hadde blitt opprettet. Løsningen på dette tilsynelatende paradokset er at, selv om fotonene alle har samme frekvens og retning, som atomer gjøre Emitting og når er ukjent. De sender ut atomer opprettholde en anonymitet som unngår usikkerhet brudd.