Сергей Данилович Транковский - Книга о лазерах

собой унести: чем меньше длина волны, тем эта энергия больше. Длина волны красного света больше, чем голубого, и энергии красный квант несет соответственно меньше. Теперь становится понятным, почему при нагревании тела его излучение меняет яркость и цвет. Чем больше излучается квантов, тем ярче делается свечение. Кроме того, свет становится менее желтым, белеет. Это значит, что в его спектре появляются голубые лучи. Ведь и белье подсинивают, чтобы оно стало белее, иначе оно будет казаться желтоватым. Коротковолновые голубые кванты уносят больше энергии, и именно на их долю приходится теперь большая часть излучения. А почему не все? Почему сильно нагретое тело излучает лучи с разной длиной волны, весь длинный спектр — от тепловых лучей, называемых инфракрасными, до ультрафиолетовых, под которыми так легко загореть на солнце? Потому, что в сильно нагретом веществе возбужденные атомы сами начинают влиять друг на друга, так что на любом, даже самом маленьком, участке поверхности длина световой волны и сила излучения все время меняются. Атомы отдают свет несогласованно, каждый сам по себе. Такое излучение называют некогерентным.

Казалось бы, все просто: хочешь получить яркий свет — нагрей как следует нить накала лампы. Но не тут-то было, расчеты показывают, что температура нагрева получается такая высокая, что никакое вещество ее не выдержит. Наше Солнце светит, как тело, нагретое до 6000°, излучая с каждого сантиметра своей поверхности 7000 ватт энергии. Но энергия эта, как мы уже выяснили, распределена на всю ширину спектра. Если же мы захотим получить излучение одной длины волны, то на ее долю придется мизерная мощность в сотые доли ватта. Еще поднять температуру? Нельзя. Несколько тысяч градусов — предел для техники. Любой материал при таком нагреве превратится в пар. Этот путь повышения яркости для нас закрыт.

А нельзя ли передать атому энергию каким-нибудь другим способом, не подвергая его столь жестокому испытанию огнем? Оказывается, можно. Атом способен не только испускать кванты, теряя энергию, но и поглощать их, возбуждаясь. Но атому «не нравится» быть в возбужденном состоянии. Энергию поглощенного кванта атом стремится тут же отдать, излучить. Поэтому просто осветив кусочек вещества лампой, даже очень сильной, мы ничего не добьемся. Нужно сделать так, чтобы его атомы сначала накопили энергию, а потом все вместе сразу ее отдали, выпустив кванты залпом. Поможет нам в этом явление, называемое вынужденным излучением. Атом может отдать энергию не только самопроизвольно, но и тогда, когда с ним столкнется посторонний квант, имеющий ту же длину волны, что и излучение атома. После столкновения получаются два кванта, совершенно неотличимые друг от друга. Оба они имеют одинаковую длину волны и движутся в одном направлении. Движение их согласованно, их максимумы и минимумы совпадают, усиливая друг друга. Несколько миллиардов столкновений, и возникает излучение, когерентное и монохроматичное (то есть одноцветное, от латинских слов «моно» — один и «хром» — цвет). Атомы, испускающие кванты таким образом, похожи уже не на толпу вопящих школьников, а на хорошо спевшийся хор, подчиненный воле невидимого дирижера. Не случайно физики такие системы называют музыкальным термином: «гармонические квантовые ансамбли».

Длина волны — расстояние между ее соседними вершинами или любыми точками, находящимися на одинаковом расстоянии от них. Про такие точки говорят, что они находятся «в фазе».

У красного света длина волны почти в два раза больше, чем у синего. Чем больше длина волны, тем меньше энергия ее фотона.

Белый свет солнца и электрической лампочки — смесь электромагнитных волн разной длины.

Световые колебания называются монохроматическими (одноцветными), если длина их волн одинакова и со временем не

--">