Élet és Tudomány, 1964. január-június (19. évfolyam, 1-26. szám)
1964-01-03 / 1. szám
Mire valók a tükrök a kristály végén? (L. a 2. ábrát.) Az első kisülő atomok között mindig akad olyan, amelynek fénye pontosan a kristály tengelye irányában halad, tehát merőlegesen esik a tükörre. Ezek visszaverődve ismét a tengely irányában haladnak, és újabb atomokat sütnek ki, és így tovább. Ily módon a láncreakciószerű kisülés tengelyirányú fénysugarat kelt. Az összes gerjesztett atom kisülése a másodperc milliomodrészénél is rövidebb idő alatt megtörténhet. Ily módon nagyon rövid ideig tartó, tehát roppant erős fényfelvillanás „lép ki” a kristályból a tengely irányában, a rúd egyik végén levő félig fényáteresztő ezüstbevonaton át. A lázer tehát más módon működik, mint ahogyan szokásos fényforrásaink: külső fényforrás fényével gerjesztjük a lázer atomjait. A gerjesztett atomok kisülése közben keletkező fényt tükrökkel egy irányba tereljük. A tükrök feladata az is, hogy a kisülés folyamatát meggyorsítsák. Minél rövidebb időn belül bocsátják ki fényüket a gerjesztett atomok, annál erősebb felvillanás keletkezik. A lázer fényének tulajdonságai Hogy a lázer alkalmazásának lehetőségeit megítélhessük és a nehézségeket is láthassuk, ismernünk kell fényének jellegzetes tulajdonságait, sőt azt is, hogy ebben a fényben mennyi munkavégzőképesség, energia terjed. 1. A lázerből kiinduló sugarak olyan nagy mértékben párhuzamosak (kilométerenként mindössze kb. 20 cm a széttartásuk), hogy ezt még megközelítőleg sem érhetjük el a szokásos fényforrások (pl. fényszórók) fényével. 2. Fényforrásainkból egyidejűleg különböző hullámhosszú (különböző színű) fénysugarak indulnak ki. A lázer majdnem szigorúan egy bizonyos hullámhosszú (egyszínű, monokromatikus) fényt sugároz — pl. a rubinlázer 0,6943 ezredmilliméter (0,6943 mikron) hullámhosszú sötétvörös színű fényt. 3. A lázerből kiinduló fényhullámok „egyszerre lépnek”. Ez annyit jelent, hogy ha egy falra merőlegesen esnek, és az egyik fényhullám — mondjuk — hullámheggyel éri a falat, akkor a lázer fénynyalábjában levő összes többi fényhullámnak is hullámhegye van abban a pillanatban, amikor a falhoz ér. Ezt úgy mondjuk, hogy a lázer fénye „koherens” (összetartozó). A lézersugarak gyakorlati felhasználásakor nem együttesen, hanem rendszerint csak egyesével alkalmazzák ezeket az előnyös tulajdonságokat. Például, mivel a lázer fénye egyszínű, nagyon alkalmas arra, hogy lencsével igen kis felületre összegyűjtsék. Miért nem tehetjük ezt a Nap fényével? Mert a Nap fényében különböző színek vannak! A színhez tartozó fénysugarak mind másképp törnek meg. Ha az egyik szín egyesül a fókuszban, a többi már nem teszi ezt. Ezenkívül a Nap sugarai nem párhuzamosan esnek a lencsére. Ezért szokásos fényforrásaink fényét nem pontban, hanem csak egy kis kör felületén egyesíthetjük. A lázer fénye azonban majdnem egyetlen pontban egyesíthető. Ily módon energiát sűríthetünk össze nagyon-nagyon kis felületre. Ez a parányi felület gyorsan fölmelegszik nagyon magas hőmérsékletre. Ha például egy fémdarabon, vagy gyémántlemezen századmilliméter átmérőjű kör (kb. 10-szer kisebb, mint egy vékonyka hajszál keresztmetszete) felületére egyesítjük a lázer sugarát, ez a parányi felület 8000—18 000 fokra melegszik föl, az anyag elpárolog, és helyén a másodperc ezredrésze alatt lyuk támad. Tehát már a mai lázersugarat is felhasználhatjuk arra, hogy vékony lemezbe néhány ezredmilliméter átmérőjű lyukat fúrjon egy pillanat alatt. Amiről nem szabad megfeledkeznünk Egy lázernak egy lyuk fúrására használt fényét 1 centiméter fókusztávolságú lencsével 0,01 milliméter átmérőjű, tehát 0,000 cm2 területű foltra egyesítették. A fény energiasűrűsége ebben a foltban 100 millió watt volt négyzetcentiméterenként. Ez megfelel annak, mint amikor 1 négyzetcentiméter felületre másodpercenként 10 millió kilogramm súly munkavégző képesség esik.