Нобелевские премии. Ученые и открытия

При получении первых голограмм Габор столкнулся с большими трудностями, так как для этого требовались специальные источники света, которых тогда не было. Появление лазеров вдохнуло в голографию новую жизнь. Из лабораторного курьеза она превратилась в метод, который с каждым годом все более широко используется в науке, практике и даже в искусстве. Это принесло Деннису Габору признание, хотя и с некоторым опозданием. Он был избран членом Лондонского королевского общества и почетным членом Венгерской академии наук. В 1971 г., 23 года спустя после публикации своих первых работ, Габор получил Нобелевскую премию по физике.

Лазеры

Исследования в области радиоэлектроники и взаимодействия радиоволн с веществом привели некоторых ученых к мысли, что обнаруженное явление резонансного поглощения можно использовать для излучения и усиления электромагнитных волн. Подобная мысль, кстати сказать, высказывалась еще в начале века Альбертом Эйнштейном. Занимаясь вопросами излучения и поглощения света, он в 1916 г. предсказал явление индукционного излучения.

Но лишь в конце 40-х годов экспериментаторы начали «догонять» теоретиков. Многие из них внесли большой вклад в развитие электроники и ее замечательного творения — квантовых генераторов, более известных под звучными названиями «мазер» и «лазер». Слава первооткрывателей в этой области принадлежит двум советским ученым Александру Михайловичу Прохорову и Николаю Геннадиевичу Басову, а также американскому физику Чарлзу Харту Таунсу. В 1954 г. почти одновременно в Физическом институте Академии наук (СССР) и в Колумбийском университете (США) эти ученые создали первые квантовые генераторы.

В качестве рабочего вещества использовался аммиак. Молекулы аммиака приводились в возбужденное состояние, после чего создавались условия для их одновременного возвращения на исходный уровень, в результате чего излучался мощный радиоимпульс. Чарлз Таунс назвал этот аппарат Maser (мазер) — аббревиатура английского выражения Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление микроволн при помощи индуцированного излучения).

Благодаря своей способности усиливать радиоволны мазеры сразу же нашли применение в радиотелескопах. Период 1954—1960 гг. ознаменовался бурным развитием квантовой радиофизики, когда были созданы разнообразные конструкции квантовых генераторов и разработана их теория. Большую роль в этом развитии сыграли работы французского физика Альфреда Кастлера.

В 1949 г., занимаясь радиоспектроскопией, Кастлер установил, что атомы особенно сильно поглощают свет в том случае, когда их собственные частоты попадают в резонанс с частотой возбуждающего излучения. Кастлер использовал этот эффект в своих исследованиях и, постепенно развивая идею, разработал в 1952 г. метод оптической накачки. Для квантовых генераторов это означает, что атомы рабочего тела приводятся в возбужденное состояние внешним источником светового или микроволнового излучения.

В 1958 г. Чарлз Таунс и Артур Шавлов из фирмы «Белл телефон лабораторис» предложили принцип лазера. Изменение первой буквы указывает на то, что здесь речь идет уже об усилении света при помощи индуцированного излучения (Lazer — аббревиатура от английского выражения Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Шавлов предложил использовать для этой цели рубиновые кристаллы цилиндрической формы. В рубине (который представляет собой окись алюминия) имеются микроскопические вкрапления хрома, атомы которого излучают свет.

Рубиновый лазер был создан в 1960 г. американским физиком Теодором Меймзном. В этом приборе рубиновый стержень в течение короткого времени освещался мощным импульсом света. Атомы хрома в кристалле переходили в возбужденное состояние, а затем почти мгновенно возвращались на исходный уровень, испуская кванты света. С двух концов кристалла были помещены два плоских зеркала, причем одно из них — полупрозрачное. Отражаясь поочередно от этих зеркал, световые лучи опять попадают в кристалл, возбуждая новые атомы. Процесс нарастает лавинообразно до тех пор, пока наконец световой импульс не станет настолько мощным, что может пройти через полупрозрачное зеркало.

В этой схеме рубиновый кристалл может быть заменен другим твердым телом, содержащим подходящие для излучения атомы. Такие атомы могут быть рассеяны и в газовой среде. Еще в 1960 г. Али Джаваи, американский физик иранского происхождения, создал первый газовый лазер. Впоследствии появились жидкостные лазеры на основе неорганических соединений, а в 1966 г. были созданы первые жидкостные лазеры с органическими красителями, которые благодаря своей низкой стоимости получили широкое распространение.