Jak Działa Maser Mikrofalowy

Jak Działa Maser Mikrofalowy
Jak Działa Maser Mikrofalowy

Wideo: Jak Działa Maser Mikrofalowy

Wideo: Jak Działa Maser Mikrofalowy
Wideo: Jak działa mikrofalówka? [RS Elektronika] #202 2024, Listopad
Anonim

Słowo "laser" i zasada działania tego urządzenia są ludziom znane. Blisko spokrewnione słowo „maser” jest znacznie mniej znane. Jest to skrót pierwszych liter słów angielskiej definicji „Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, co oznacza „wzmocnienie mikrofal za pomocą promieniowania wymuszonego”. Oznacza to, że w przeciwieństwie do lasera emitującego światło, maser o podobnej konstrukcji emituje wiązki mikrofalowe.

Jak działa maser mikrofalowy
Jak działa maser mikrofalowy

Po raz pierwszy takie urządzenie zostało opracowane przez fizyków radzieckich i amerykańskich w 1954 roku. Następnie naukowcy A. Prochorow, N. Basov i C. Townes otrzymali za to Nagrodę Nobla.

Maser przez długi czas nie znalazł praktycznego zastosowania, gdyż jego eksploatacja wymagała trudnych warunków: próżni i bardzo niskiej temperatury (bliskiej zeru absolutnego). Co więcej, nawet w tych warunkach moc masera była znacznie mniejsza niż moc lasera. Ostatnio jednak fizycy z brytyjskiego National Physics Laboratory opracowali model masera, który może działać w temperaturze i ciśnieniu pokojowym.

Ich praca opierała się na badaniach naukowców z Japonii, którzy pod koniec XX wieku przeprowadzali eksperymenty naświetlając laserem związek organiczny pentacen. Odkryli, że pod wpływem promieni laserowych cząsteczki substancji mogą działać jak maser. Ponieważ badaczy japońskich interesowała inna kwestia (rozpraszanie neutronów), nie przywiązywali wagi do odkrytego zjawiska. Brytyjczycy, po znalezieniu opisu tych eksperymentów, postanowili dodać pentacen do innej substancji organicznej, aby uzyskać kryształy podobne do tych stosowanych w laserach. Po serii niepowodzeń wybrano kryształy o wymaganym kształcie i kolorze. Naukowcy umieścili je w przezroczystych szafirowych pierścieniach, po czym, umieszczając powstałą strukturę w rezonatorze, napromieniowali je laserem. Uzyskany wynik przerósł najśmielsze oczekiwania.

Wiązka laserowa wprowadziła cząsteczki pentacenu w stan wzbudzony (niestabilny). Podczas odwrotnego przejścia molekuł do stanu stabilnego powstała wiązka mikrofal, której intensywność niezmiernie przewyższa promienie generowane przez poprzednie modele maserowe. „Odebrany sygnał był sto milionów razy silniejszy niż istniejące masery” – powiedział fizyk Mark Oxborrow, który kierował tymi eksperymentami. Urządzenie, które otrzymali Brytyjczycy, jest niezwykle obiecujące, choć wymaga wiele wysiłku, aby je dopracować. Teraz maser Oxborrow generuje tylko bardzo krótkotrwałe impulsy o szerokim zakresie fal. Jeśli uda się sprawić, by pracował on stale, a ponadto w węższym zakresie długości fal, maser znajdzie bardzo szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i techniki.

Zalecana: