Михаил Стародумов - Кто придумал велосипед

Слово «лазер» – это аббревиатура: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (усиление света в результате вынужденного излучения). Лазеры являются принципиально новыми источниками света (а также излучения инфракрасного и ультрафиолетового диапазона), какого не существует в природе. Лазерное излучение строго упорядочено по фазе, поэтому его можно очень сильно фокусировать. Для освещения лазеры применять бессмысленно, а вот в измерительной технике, в линиях связи, в компьютерах (для считывания и записи информации на компакт-дисках), в медицине (операции на глазах), в технологическом оборудовании (гравирование, сварка, поверхностная закалка, сверление, резка труднообрабатываемых материалов) они нашли широчайшее применение. Дешёвые полупроводниковые лазеры используются даже в детских игрушках. Лазеры просты по конструкции: активный элемент помещён между двумя строго параллельными зеркалами. Одно из зеркал делают полупрозрачным – для выхода луча. Активный элемент «накачивают» энергией от внешнего источника, возбуждённые атомы при соблюдении некоторых условий испускают фотоны согласованно, и лазер рождает почти нерасходящийся луч. Можно сказать, сбылась мечта инженера Гарина из книги Алексея Толстого.

Первыми (1960 год) были созданы импульсные лазеры с выращенным кристаллом рубина в качестве активного элемента. «Накачка» происходила от газоразрядной лампы. Сейчас разработано множество типов лазеров – газовые (на инертных газах, на углекислом газе), жидкостные (на красителях), твердотельные (на кристаллах и специальных стёклах), полупроводниковые. Лазерный луч можно получить даже от струи реактивного двигателя или ядерного взрыва.

Лампа накаливания

В XVIII веке произошло знаменательное открытие, положившее начало огромной череде изобретений. Был обнаружен электрический ток. Современную жизнь сложно представить без электрической лампы. Это искусственный источник света, в котором свет испускает проволочка, нагреваемая электрическим током до высокой температуры. В разное время и на различных этапах свои знания, труды и умения приложили многие ученые умы: Томас Эдисон (1847–1931); Павел Яблочков; Жерар Деларю; Девид Кулидж; Александр Лодынин; Генрих Гебель.

Французский ученый Жерар Деларю впервые попытался создать аналог современной лампочки еще в 1820 году. В качестве нити накала использовали платиновую проволоку, способную отлично нагреваться и ярко светить.

Немецкий исследователь Генрих Гебель представил собственное изобретение в 1854 году. В основе создания электрической лампочки лежали бамбук и сосуд с откаченным воздухом. В сосуд помещалась бамбуковая нить, служащая в качестве лампы накаливания. Именно Гебель считается первым человеком, который изобрел электролампочку, используемую для освещения. Ученый впервые сумел догадаться, что вакуумное пространство позволит лампе накаливания гореть дольше. Благодаря использованию вакуума время работы прибора удалось продлить на несколько часов. Чтобы создать полностью безвоздушное пространство, ученому потребовались годы.

Несмотря на предыдущие опыты, первым изобретателем лампочки считается русский ученый Александр Лодыгин. Именно он реализовал мечту человечества о постоянном источнике освещения. Свое изобретение российский инженер впервые представил в 1872 году, а через год на петербургских улицах зажглись первые лампочки Лодыгина. Этот источник освещения мог работать до получаса, и для того времени это был прогресс. Если выкачать воздух, лампа продолжала работать. То есть это был первый источник освещения, работающий в постоянном режиме. Лодыгину был вручен патент на лампу с угольной нитью накала. Впоследствии ученый проводил опыты по использованию для стержня различных тугоплавких материалов. Он первым предложил применить для этих целей вольфрам, а также откачивать воздух из лампочки, наполняя ее инертным газом. Еще одному русскому изобретателю – Павлу Яблочкову удалось продлить работу электрических ламп до полутора часов. Павел Николаевич, посвятивший всю свою жизнь электротехнике, сумел создать не только первую лампочку, но и стал «отцом» электрической свечи. Благодаря этому появилась возможность освещать города по ночам. Электрическое изобретение Яблочкова имело невысокую стоимость и могло освещать пространство в течение полутора часов. После сгорания лампу заменяли новой. Эта обязанность лежала на дворниках. Позднее появились фонари с автоматической заменой свечи. Изобретение Яблочкова проложило путь к массовому внедрению электричества для уличного освещения. Джозеф Суон в 1878 году запатентовал лампу с угольным волокном. Оно помещалось в разреженную атмосферу с кислородом, поэтому свет выходил очень ярким. Уже через год в Англии появилось электрическое освещение в большинстве домов. Американец Томас Эдисон усовершенствовал изобретенный до него прибор, вовремя оформил на него патент и запустил массовое производство. Поэтому Эдисон в большей степени бизнесмен, чем ученый, а первым изобрел лампочку россиянин Александр Лодыгин. В Америке об изобретении Лодыгина стало известно благодаря морскому офицеру Хотинскому. Побывав в лаборатории Эдисона, он передал ему изобретения Лодыгина и Яблочкова. Американец доработал новинку, применив вместо угольного стержня буковую нить. Чтобы придумать, как усовершенствовать работу лампы, ему пришлось предпринять около 6000 попыток, но цель была достигнута – его лампочка могла гореть почти сто часов. Эдисон запатентовал изобретение как свое, чем вызвал протест у Яблочкова. Американский ученый внес и свой вклад в прибор, который стал необходимым для всего человечества. Он создал цоколь и патрон для лампы, а также поворотный выключатель, без которого электрическая свеча не будет работать.

Новые источники света смогли вытеснить газовые, а само изобретение некоторое время называлось лампой «Эдисона-Суона». В 1880 году Томас установил самое верное значение вакуума, которое создавало самое устойчивое безвоздушное пространство. Из лампочки воздух откачивали с помощью ртутного насоса.

К концу 1880 года бамбуковые волокна в лампочках могли гореть около 600 часов. Этот материал из Японии был признан лучшим угольным компонентом органического типа. Поскольку бамбуковые нити стоили довольно дорого, изготавливать их Эдисон предложил из хлопковых волокон, обработанных специальным способом. Первые компании для возведения крупных электрических систем были созданы в Нью-Йорке в 1882 году. В этот период Эдисон даже подавал в суд на Суона по поводу нарушения авторских прав. Но в итоге учёные создали совместную фирму «Edison-Swan United», которая довольно быстро выросла в мирового лидера по производству электрических лампочек. За свою жизнь Томас Эдисон смог получить 1093 патента. Среди его известных изобретений: фонограф, кинетоскоп, телефонный передатчик. Однажды его спросили, не обидно ли было ошибаться 2 тысячи раз перед созданием лампочки. Учёный ответил: «Я не ошибался, а обнаружил 1 999 способов, как не нужно делать лампочку».