|
 Tulad ng ebidensya ng mga katotohanan, ang isang laser beam ay maaaring magdala ng sapat na enerhiya upang maisagawa ang operasyon, mag-drill ng mga brilyante at kahit na maiinit ang dami ng mikroskopiko ng isang sangkap sa temperatura ng milyun-milyong degree.
Gaano karaming enerhiya ang maaaring dalhin ng isang laser beam? Ito ay depende sa uri ng laser, ang lakas ng mapagkukunan na nagbibigay nito, pati na rin sa mga kondisyon ng operasyon nito, na tumutukoy sa kahusayan ng paggamit ng ibinibigay na enerhiya.
At sa CW lasers, ang input na enerhiya ay patuloy na na-convert sa enerhiya ng radiation na ibinuga ng laser. Ang lakas ng mga beams na pinalabas ng naturang mga laser ay umaabot mula sa mga milliwatts hanggang sa sampu-sampung kilowatts (ang parehong halaga ng isang libong daang-watt bombilya na naglalabas sa nakikitang saklaw). Sa mga kilowatt beam na ito ng ilaw, maayos na nakatuon, halimbawa ng isang lens, posible na gupitin ang isang sentimetro-makapal na bakal na sheet ng balat ng isang barko sa bilis na halos isang sentimo bawat segundo. Ang mga hindi gaanong malakas na laser ay ginagamit para sa iba pang mga layunin na hindi nangangailangan ng gayong makapangyarihang mga ilaw na ilaw.
 Ang pinaka-makapangyarihang laser na nakita ng sariling mga mata sa Naval Research Institute ng US Navy sa Washington, DC, ay dapat na naglalabas ng isang sinag ng halos isang megawatt (milyong watts, o libong kilowatts) sa loob ng ilang segundo. Ang laser na ito, kasama ang mga auxiliary device, ay sumakop sa dalawang medyo malalaking silid ng laboratoryo. Walang partikular na nakakagulat dito, dahil ang lakas ng sinag nito ay katumbas ng lakas ng humigit-kumulang limampung mga makina ng mga de-klase na pampasaherong kotse.
Gayunpaman, para sa maraming layunin, kahit na ang mga megawatt beam ay mahina at nangangailangan ng mas malakas na mga poste. Halimbawa, ang isang "buwan" na laser ay dapat na magpadala ng isang sinag na may lakas na milyong watts. Ang ilaw na sinag pagkatapos ng pagmuni-muni mula sa Buwan ay bumalik sa Earth na labis na humina dahil sa pagsipsip at pagsabog sa himpapawid ng Daigdig, pagkalat sa ibabaw ng Buwan, atbp. Ang pagiging sensitibo ng kagamitan na nagtatala ng sumasalamin na ilaw ay hindi kasama ang posibilidad ng paggamit ng tradisyonal na ang pinakamatibay na mapagkukunan ng ilaw para sa paghahanap ng Buwan. Ang isang sapat na matinding sinag ng ilaw ay magagawa lamang ng isang laser na may lakas na maraming megawatts. Upang simulan ang isang reaksyon ng thermonuclear, kinakailangan ng isang mas malakas na laser - ang lakas nito ay dapat na nasa order ng hindi bababa sa ilang milyong megawatts.
Ang paglikha ng isang napakalakas na tuluy-tuloy na alon na laser ay isang hindi makatotohanang gawain sa ngayon. Ang nasabing laser ay kailangang magkaroon, higit sa lahat, mga malalaking sukat. Ito rin ay magiging isang mahirap na gawain upang magbigay ng tulad ng isang colossus na may lakas, at magiging mahirap din upang maitaguyod ang paglamig. Ang kahusayan ng isang laser ay karaniwang nasa saklaw ng ilan hanggang sampung porsyento, upang ang isang maliit na bahagi lamang ng input ng enerhiya sa laser ay inilalabas bilang radiation. Ang natitira ay nawala, kalaunan ay nagiging init, na dapat na alisin mula sa pag-install ng laser, na napapailalim sa sapat na matinding paglamig.
Ang isang laser na tuloy-tuloy na naglalabas ng isang sinag ng isang milyong megawatts ay gugugulin ang enerhiya na nabuo nang sabay-sabay ng ilang libong katamtamang sukat na mga halaman. Sa panahon ng pagpapatakbo ng naturang laser, milyun-milyong mga mamimili ang dapat na mapagkaitan ng suplay ng kuryente. Marahil ay maaari pa rin itong maayos, ngunit paano mapalamig ang ganoong higante?
Gayunpaman, sa kabila ng katotohanang mayroong pangangailangan para sa mga napakalakas na ilaw na sinag, hindi na kailangang magtayo ng gayong mga laser cw.Ang katotohanan ay na sa lahat ng mga application na kung saan mayroong pangangailangan para sa mga ultra-high-power laser beams, hindi talaga mahalaga kung ang laser ay magpapalabas ng radiation para sa isang libo o isang milyon ng isang segundo. Kadalasan, ito ang kaso na ang laser radiation ay kinakailangan lamang sa isang maikling panahon. Sa madaling sabi, pinag-uusapan natin ang katotohanan na ang laser beam ay may oras upang maging sanhi ng nais na epekto sa natanggap na bagay, bago ito dumating sa mga hindi kanais-nais na proseso na nauugnay sa lakas ng laser radiation na hinihigop ng bagay. Kung, halimbawa, kapag gumagamit ng isang laser beam upang alisin ang sakit na tisyu sa panahon ng isang operasyon, ang mga pag-flash ay tumagal ng masyadong mahaba, kung gayon ang malusog na tisyu na katabi ng may sakit ay maaari ring sumailalim sa mapanganib na overheating. Kung ang tuluy-tuloy na laser radiation ay ginagamit upang mag-drill ng isang butas sa isang brilyante sa halip na magkakahiwalay na flashes, ang brilyante ay mag-init ng labis, matunaw, at bilang isang resulta, ang isang makabuluhang bahagi ng brilyante ay sumingaw.
 Ang mga halimbawa sa itaas ay nagpapahiwatig ng pangangailangan na gumamit ng mga maiikling laser pulses upang ang enerhiya na hinihigop ng na-irradiate na bagay ay walang oras upang mawala dahil sa mga proseso ng pagpapadaloy ng init. Siyempre, maraming iba pang mga hindi kanais-nais at madalas na nakakapinsalang mga mekanismo ng pagwawaldas ng enerhiya. Sa pangkalahatang kaso, pinag-uusapan natin ang katotohanan na ang laser beam ay may oras upang makumpleto ang gawain nito bago makagambala ang mga nakalistang kadahilanan. Ito ang dahilan kung bakit, sa maraming mga aparato, ang mga pulso ng laser ay dapat na napakaikli, at ang ekspresyong "napakaikli" ay nangangahulugang isang nanosecond o kahit na mas kaunting oras.
Ngayon ay nagiging malinaw sa amin, na idinidikta ng pangangailangan, isang simpleng ideya ng pag-save ng enerhiya, batay sa kung saan posible na makakuha ng mga sinag ng napakalaking lakas sa isang medyo mababang halaga ng enerhiya. Sa halip na gumawa, sabihin, isang joule ng enerhiya sa anyo ng radiation (ito ay isang napakaliit na halaga) para sa isang segundo o naglalabas ng isang sinag ng isang watt (1 W = 1 J / s), sumusunod lamang ito sa parehong halaga ng ang enerhiya (isang joule) ay naglalabas ng mas mabilis bilang isang medyo maikling pulso. Mas maikli ang pulso, mas mataas ang lakas ng sinag. Kung, halimbawa, ang isang pagsabog ng radiation ay tumatagal ng isang millisecond (isang microsecond, isang nanosecond), kung gayon ang sinag ay magkakaroon ng lakas na 1000 beses na mas mataas (kamag-anak).
Malinaw na, na may isang kontribusyon sa enerhiya na 1000 beses na mas malaki (1 kJ sa halip na 1 J), ito ay magiging (sa bawat isa sa mga kaso sa itaas) na ang sinag ay 1000 beses na mas malakas. Kung ang oras ng paglabas (paglabas) ay nagkakahalaga ng isang halaga ng pagkakasunud-sunod ng isang nanosecond, kung gayon sa kasong ito ang isang sinag na may lakas na isang terawatt ay makukuha. Nakatuon, halimbawa, na may isang lens sa ibabaw ng katawan sa isang lugar na halos 0.1 mm ang lapad, tulad ng isang sinag ay magbibigay sa pokus ng isang hindi maiisip na halaga ng intensity - 10 hanggang sa ika-20 lakas ng W / m2! (Para sa paghahambing, ang tindi ng ilaw ng isang 100-watt na bombilya sa layo na 1 m mula dito ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang mga ikasampu ng isang wat sa bawat square meter.)
Nananatili ang isang tanong, tila walang-sala sa unang tingin: paano mabawasan ang oras ng radiation ng laser para sa isang naibigay na kabuuang enerhiya ng sinag? Ang nasabing gawain ay isang kumplikadong problema ng kapwa pisikal at teknikal na kalikasan. Hindi kami pupunta sa mga nasabing subtleties dito, dahil para sa aming kwento, ang tanong ng pagtanggap ng isang maikling pulso ay masyadong espesyal. Sa anumang kaso, ngayon ang sitwasyon ay ang mga sumusunod: ang oras ng ilaw na paglabas ng isang pulsed laser nang walang anumang karagdagang mga aparato na pipilitin ang laser na maglabas ng mas mabilis na ilaw ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang mga microsecond (o isang ikasampu ng isang libu-libo ng isang pangalawa).
Ang paggamit ng mga karagdagang aparato, ang pagpapatakbo na kung saan ay batay sa ilang mga pisikal na phenomena, ay makakatulong upang mabawasan ang oras na ito sa mga halaga ng pagkakasunud-sunod ng isang picosecond. Salamat dito, posible na makakuha ng mga higanteng pulso ng laser, ang maximum na lakas na maaaring umabot pa sa daang mga terawatts.Siyempre, ang mga tulad na malakas na beam ay kinakailangan lamang sa mga espesyal na aparato (halimbawa, upang simulan ang isang reaksyon ng thermonuclear). Sa maraming iba pang mga kaso, ang mga pulso ng mas mababang lakas ay ginagamit.
Ngayon magtanong tayo ng isang mahalagang katanungan: posible bang makakuha ng mas matindi at mas madali na tulad ng matinding mga sinag ng ilaw, lalo na sa tulong ng tradisyunal na mga high-power lamp? Ito ay tumutukoy sa parehong mga lampara na tumatakbo sa isang tuluy-tuloy na mode (halimbawa, mga lampara ng mga mirror ng sasakyang panghimpapawid o mga cinema camera) at mga flash lamp (halimbawa, mga flashlight na ginamit sa pagkuha ng litrato).
Ang sagot ay nakasalalay sa kung anong uri ng mga sinag ang nais nating makuha, o, sa madaling salita, kung anong kapangyarihan at anong uri ng pagkakaiba-iba ang pinag-uusapan natin. Kung hindi kami nagwawalang-bahala sa pagkakaiba-iba ng sinag, kung gayon ang mga tradisyunal na ilawan ay magagawang makipagkumpitensya sa mga laser hanggang sa isang tiyak na limitasyon. Ang limitasyong ito ay nakasalalay, sa anumang kaso, mas mababa sa isang terawatt. Sa itaas ng antas na ito, ang laser ay walang mga kakumpitensya.
Siyempre, ang mas kaunting pag-diverging at mas malakas na mga sinag na nais nating makuha, mas mababa ang hangganan ay namamalagi, sa itaas ay kailangan nating talikuran ang mga tradisyunal na mapagkukunan ng ilaw at bumaling sa mga laser. Tulad ng nabanggit na, ang mga klasikal na mapagkukunan ng ilaw ay hindi magagawang matugunan ang mataas na mga kinakailangan sa kawastuhan na ipinataw sa isang mapagkukunan ng ilaw kapag sinusukat ang distansya mula sa Daigdig hanggang sa Buwan. Ang eksperimentong ito ay kailangang gumamit ng isang pulsed laser.
Gavrilova N.V.
Katulad na mga publication
|
