Лазеры на службе прогресса

Кадр 1

Лазеры НА СЛУЖБЕ ПРОГРЕССА

Кадр 2

Световой луч с колоссальным запасом энергии долгое время волновал воображение писателей-фантастов и изобретателей-одиночек. Гиперболоид инженера Гарина в одноименном романе А. Толстого, лучевое оружие марсиан в «Борбе миров» Г. Уэллса — наиболее известные примеры. Но действительность оказалась сложнее и богаче фантазий.

Кадр 3

В 1916 г. А. Эйнштейн опубликовал две работы, в которых показал, что молекулы вещества наряду с самопроизвольным испусканием энергии могут испускать ее под воздействием излучения окружающей среды. Эйнштейн назвал этот процесс индуцированным (вынужденным) излучением.

Кадр 4

Советский физик В. А. Фабрикант с сотрудниками обнаружил новый способ усиления электромагнитных волн. В Дипломе на открытие, выданном в 1962 г. (с приоритетом от 1951 г.), записано: «Установлено неизвестное ранее явление усиления электромагнитных волн при прохождении через среду, в которой концентрация частиц… избыточна по сравнению с концентрацией в равновесном состоянии».

Кадр 5

В 1954 г. был создан первый молекулярный квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака, чем было положено начало квантовой электроники. За разработку теоретических основ квантовых генераторов советские ученые Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и американский физик Ч. Таунс в 1964 г. были удостоены Нобелевской премии. Академики А. М. Прохоров и Н. Г. Басов.

Кадр 6

Само слово «лазер» составлено из начальных букв (аббревиатура) английской фразы, которую можно перевести как «усиление света вынужденным излучением». Именно этот физический принцип и лежит в основе лазеров.

Кадр 7

Принципиальная схема лазера проста. Активный элемент освещается импульсной лампой (устройство накачки). Поглощая ее свет, он запасается энергией. Достигнув критического уровня, энергия освобождается в виде лавины фотонов. Оптический резонатор фиксирует их направление.

Кадр 8

Лазерное излучение дает возможность необычайно сильной концентрации световой энергии в пространстве. Мощные CO2-лазеры непрерывно генерируют световую мощность порядка 1 кВт и больше. Световой пучок имеет при этом диаметр около 1 мм. Интенсивность лазерного луча достигает 100000 Вт/см². Для сравнения — интенсивность солнечного света вблизи земной поверхности всего 0,1 Вт/см².

Кадр 9

Одно из первых применений лазеров—пробивание отверстий в рубиновых камнях для часов. Производительность работы лазерной установки в автоматическом режиме—камень в секунду.

Кадр 10

Профиль канала волочения в алмазной фильере. Тончайшую проволоку из меди, бронзы, вольфрама и других металлов получают протягиванием ее через алмазные фильеры. Но для этого в алмазе надо получить отверстие диаметром 0,1 мм. Лазер проделывает эту операцию за секунды.

Кадр 11

Лазерным лучом можно резать практически любой материал по самым сложным профилям. Мощность лазера зависит от разрезаемого материала и толщины заготовки. Резку металлов, например, можно проводить излучением мощностью всего 100—500 Вт, если обдувать разрезаемый материал струей кислорода.

Кадр 12

Широкое применение находит и лазерная сварка. Кузова автомобилей, листы титана и алюминия при постройке судов, трубы для газопроводов, медные провода и многое другое сваривают лазером. Большей частью—автоматически.

Кадр 13

Лазерным лучом удобно проводить сварку различных деталей в труднодоступных местах и даже в стеклянных баллонах сквозь стекло, причем в баллоне не нарушается вакуум. Так можно ремонтировать всевозможные электровакуумные приборы.

Кадр 14

Около 80–90% подвижных комбайнов выходит из строя вследствие износа, т. е. в основном из-за трения. Лазерная обработка трущихся деталей машин приводит к уменьшению коэффициента трения, увеличивает стойкость деталей к износу в 10 раз.

Кадр 15

На заводах «Станкоконструкция» и Троицком станкостроительном освоен серийный выпуск лазерных станков с числовым программным управлением (ЧПУ) для высокоточной обработки деталей. Станки обрабатывают детали независимо от физических и механических свойств материала.

Кадр 16

Эти станки нашли широкое применение при изготовлении микросхем, для обработки отверстий в различных фильтрах, при производстве керамических деталей микроэлектроники, точного изготовления инструментов из искусственных сверхтвердых материалов.

Кадр 17

Советские ученые изобрели установку для добычи угля, разрушающую пласт лучом лазера и мощной струей воды, бьющих в одну точку. Считают, что такое устройство станет работать эффективнее обычных гидромониторов.

Кадр 18

Лазерная техника пришла и на строительные площадки. В 1966 г. лазерный луч был использован при строительстве Останкинской телебашни. Его строго вертикальный, идеально прямой луч указывал направление «роста» уникального сооружения.

Кадр 19

При возведении мостов, тоннелей, различных высотных сооружений необходимо измерять и контролировать расстояния от десятков метров до нескольких километров, с точностью до миллиметра и даже долей миллиметра. С этой задачей отлично справляются лазерные геодезические дальномеры.

Кадр 20

В 1970 г. «Луноход-1» доставил на поверхность Луны уголковой отражатель. Короткие лазерные импульсы, отраженные призмой «уголка», позволили измерить расстояние до Луны с точностью в несколько десятков сантиметров. По-грешность измерения меньше расстояния до Луны в миллиард раз.

Кадр 21

Для контроля за состоянием атмосферы—запыленностью воздуха над большимими городами, промышленными центрами, горнорудными районами—все чаще используется лазерное зондирование.

Кадр 22

Экспериментальная установка в лаборатории для определения степени засоренности воздуха. Лазерный контроль отличается высокой чувствительностью, быстротой и возможностью обнаружения загрязнений на расстоянии до нескольких километров.

Кадр 23

Поистине универсальные приборы — лазерные анемометры. Они анализируют движение крови по сосудам, скорость сползания ледников, стремительное истечение плазмы и движение сверххолодных потоков криогенных жидкостей.

Кадр 24

В XVIII веке изобрели оптический зеркальный телеграф (гелиограф). Именно такой телеграф был описан в романе А. Дюма «Граф Монте-Кристо». Оптический телеграф вскоре забыли, на смену ему пришли проволочный телеграф и радио.

Кадр 25

Но появление лазеров заставило по-новому взглянуть на идею оптической передачи сигналов. Тем более что появилась возможность прокладывать путь лазерному лучу не по воздуху, а по стеклянному световоду. Возникло новое направление в современной оптике—волоконная оптика. Внутри специального (градиентного) волокна (кварцевое стекло с добавками бора и германия) благодаря явлению полного внутреннего отражения свет надежно удерживается, потери излучения в таком волокне минимальные.

Кадр 26

Волокно-лазерные линии связи применяются в телефонных сетях города, для организации связи между большими быстродействующими ЭВМ, в системах управления современными самолетами.

Кадр 27

Для повышения безопасности полетов в нашей стране разработана и создана лазерная система посадки самолетов — «Глиссада». Система задает летчику курс посадки, глиссаду снижения, боковые границы полосы и удаление от нее. Схематическая картина, которую видит перед собой пилот во время снижения по глиссаде. 1—самолет удалился влево от курса 2—следует точно по курсу 3—удалился вправо от курса

Кадр 28

Вскоре после появления лазеров их взяли на вооружение медики. Первыми это сделали офтальмологи — специалисты по глазным болезням. Лазер успешно лечит отслоение сетчатки. Операция по излечению глаукомы с помощью лазера проводится амбулаторно и занимает 10–15 минут.

Кадр 29

В руках хирурга лазерный луч превращается в скальпель, обладающий уникальными достоинствами: он делает почти бескровный разрез; обеспечивает абсолютную стерильность; незначительно повреждает прилегающие к ране участки ткани. Лазеры нашли применение и в терапии. С их помощью лечат гипертонию, бронхиальную астму, артрит и многие другие заболевания.

Кадр 30

Идет бурное внедрение лазеров в устройство хранения и переработки информации (оптические диски для ЭВМ). Создание миниатюрных полупроводниковых лазеров позволит значительно повысить быстродействие ЭВМ, увеличить объем их памяти. Квантово-оптические схемы в корпусе. Многокомпонентная квантово-оптическая интегральная схема.

Кадр 31

Сегодня лазеры применяются практически во всех отраслях науки и техники. Лазерная технология необычайно расширяет наши возможности, значительно повышает эффективность современного производства, качественно меняет весь его облик.

Кадр 32

Автор Б. ЗУБКОВ Художник-оформитель И. ШАТАЛОВА Редактор Т. РАЗУМОВА Д-274-86 T23170 © Студия «Диафильм» Госкино СССР. 1986 г. 103062. Москва. Старосадский пер., 7 Цветной 0-30