В мае 1960 года физик Теодор Майман впервые продемонстрировал работу лазера. Шестьдесят пять лет спустя лазеры используются повсюду, в том числе в энергетическом секторе: они помогают геологам изучать состав почвы, химикам исследовать образцы скважин, а строителям проверять, соответствуют ли здания их проектам. Вероятно, прямо сейчас вы прокручиваете этот текст с помощью лазерной мыши.
Световая палитра из трех «красок»
Спустя 65 лет после того, как первый лазерный луч засветился красным светом, мы стали свидетелями захватывающего лазерного шоу от «Энергии+» на велогонке «Западный скоростной диаметр — Фонтанка». От чего зависит его цвет?
В рамках Велофестиваля состоится лазерное шоу «Энергия
Внутри лазера атомы активного материала возбуждаются избыточной энергией, а затем «успокаиваются» и высвобождают ее в виде света — пучка фотонов. В этом случае атомы синхронно излучают свет, образуя узкий луч определенной длины волны. Если длина волны этого света попадает в видимый диапазон электромагнитных волн, мы говорим, что лазерный луч имеет цвет.
Длина волны лазерного луча может быть любой в пределах спектра. Это зависит от состава активной среды — вещества (газа, кристалла, жидкости или полупроводника), которое при подаче (накачке) энергии излучает свет. Каждое вещество имеет уникальную атомную или молекулярную структуру, которая определяет его способность излучать волны определенной длины. Выбирая активную среду, можно получить желаемую длину волны и, следовательно, цвет лазерного луча.
Юлия Карлагина, младший научный сотрудник Института лазерных технологий Санкт-Петербургского университета информационных технологий и оптики
Например, лазер, имеющий активную среду в виде смеси гелия и неона, излучает красный свет с длиной волны около 633 нанометров. Полупроводники с активной средой из нитрида галлия - синий свет в диапазоне длин волн 360-480 нанометров.
Не все лазеры излучают свет в обычном смысле этого слова — некоторые из них невидимы невооруженным глазом. Такие лазеры используются для резки материалов и тканей в хирургии и промышленности, а также в телекоммуникациях.
«Смешивая» лазерные лучи разных цветов, словно краски на палитре, мы можем получать другие оттенки. Практически любой оттенок можно получить с помощью модели RGB — из трех основных цветов: красного, зеленого и синего. Причина кроется в сетчатке человеческого глаза, где имеются три типа колбочек, чувствительных к красному, зеленому и синему диапазону светового спектра. Любой цвет, который мы видим, является результатом стимуляции трех типов колбочек в разных пропорциях. Модель RGB лежит в основе работы светодиодных дисплеев и многих проекторов, включая лазерные.
Красные и зеленые лазерные лучи
«Однако «смешанные» лазерные лучи не являются смешанными в обычном смысле», — отмечает Юлия Карлагина. — Краска не излучает свет, а поглощает определенные длины волн света и отражает остальную часть, которую мы воспринимаем как цвет. В случае лазеров мы собираем световые волны разной длины, направляя луч в одну точку.
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Наши глаза видят новый цвет этого пятна, но когда мы проводим спектральный анализ «букета», мы по-прежнему видим несколько отдельных длин волн, а не одну новую длину волны. Существуют перестраиваемые лазеры, но их цвет также меняется при переключении на новую доминирующую длину волны.Кстати, другая распространенная цветовая модель, CMYK (на основе голубого, пурпурного, желтого и черного), не подходит для лазерных шоу и дисплеев, поскольку она связана с отражением света, а не с его излучением, как краска. Используется при печати изображений. Одна и та же фотография может выглядеть по-разному на бумаге и на мониторе из-за разных цветовых моделей.
Как создают лазерные шоу
Лазеры, используемые для резки металлов, хирургии, научных исследований и энергетики, обладают высокой мощностью и высокой концентрацией энергии. Благодаря этому они могут мгновенно и точно сжигать материал. Крупные лазерные установки требуют строгих мер безопасности.
В нефтегазовой отрасли цвет лазерного луча важен, но это не конечный результат, а результат выбора лазера с требуемыми физико-техническими свойствами. Цвет влияет на взаимодействие луча с материалами, глубину проникновения, эффективность возбуждения флуоресценции (свечения), совместимость с детекторами и оптическими системами. Выбирайте длину волны в соответствии с задачей.
Борис Белозеров, эксперт по развитию и геологоразведке «Газпрома
Для резки и сварки используются инфракрасные лазеры — например, CO2-лазеры с длиной волны 10,6 мкм, продолжает Борис Белозеров. Анализ состава газов и жидкостей с помощью лазерной спектроскопии — длина волны лазера соответствует скорости поглощения искомого вещества. Используйте лазерное сканирование (длина волны 1064 или 1550 нм) для создания 3D-моделей местности и объектов.
Промышленные лазеры для резки металла во время работы
Лазеры, используемые в световом шоу, имеют низкую мощность и расфокусированные лучи, что делает их безопасными для зрителей. Обычно используются полупроводниковые (диодные) и твердотельные лазеры. Они компактны, надежны и просты в использовании, поэтому их также часто используют в повседневной жизни — например, в проигрывателях компакт-дисков и компьютерных мышах. Раньше в выступлениях широко использовались газовые лазеры: аргоновые, криптоновые и гелий-неоновые, но они утратили популярность из-за высокой стоимости и сложности обслуживания.
Цветные изображения создаются с помощью лазерного проектора, контроллера и специального программного обеспечения. Например, в лазерном шоу «Энергия+» на «WSD Fontanka Fest» они привезли шесть роботизированных лазерных проекторов с высокой мощностью и точностью наведения луча.
Для создания насыщенных цветов и динамичных световых комбинаций мы комбинируем лазеры с разной длиной волны. Лазеры были выбраны в соответствии с международными стандартами и отрегулированы таким образом, чтобы лучи не ослепляли участников фестиваля.
Леонид Яковлев, технический продюсер лазерного шоу Energy+ на фестивале WSD Fontanka Fest
Проекторы в лазерных шоу часто оснащаются дымогенераторами. Так, на байк-фестивале устройство создавало специальный дым над коротким участком трассы, чтобы участники могли лучше рассмотреть лазерный синтез в яркую ночь — накануне сезона белых ночей в Санкт-Петербурге.
[Мои] Ученые Технологии Популярная Наука Наука Лазер Длинный Пост 0Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Сколько цветов в лазерной палитре и как с их помощью создать лазерное шоу.
- Когда-то по Америке бродили ленивцы размером со слона, такие как Мегатерии — массивные существа, способные срывать листву с верхушек деревьев, как современные жирафы
- Новое исследование показало, что бактерии, вызывающие чуму, со временем становились менее смертоносными, что позволило им сохраняться в течение трех крупных пандемий на протяжении более тысячи лет