Николай Глухов - Беседы о физике и технике

Замечательные свойства лазерного луча позволяют создавать не только промышленные или медицинские приборы, но и высококачественные образцы культурно-бытового назначения. Так, наша промышленность в 1987 г. впервые предложила лазерный видеопроигрыватель «Русь-501 Видео», воспроизводящий цветное телеизображение с тонкого оптического диска.

КАКИЕ НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОЯВИЛИСЬ В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ В РАЗВИТИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ?

Развитие нелинейной оптики привело к созданию целого класса новых нелинейных кристаллов, меняющих свои свойства в электрическом поле лазерного луча. На их основе были созданы устройства, эффективно преобразующие проходящий через них лазерный свет в когерентное излучение другой частоты — генераторы световых гармоник и так называемые параметрические генераторы с плавной перестройкой частоты.

Большого применения достигли приборы (одно из направлений нелинейной оптики), в которых инфракрасное излучение преобразуется в видимый диапазон света. Это так называемые электронно-оптические преобразователи (ЭОП).

В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ?

Инфракрасное излучение от объекта (световое изображение), попадая на фотокатод ЭОП, преобразуется в электронное, а затем с помощью люминесцирующего экрана преобразуется в световое, но уже в видимой части спектра.

ЭОП обладает двумя очень ценными свойствами, благодаря которым его широко применяют в мореплавании, авиации, в военном деле, астрономии и других областях.

Во-первых, ЭОП чувствителен к более широкому участку спектра, чем глаз человека. Во-вторых, ЭОП может работать как усилитель яркости, что позволяет вести наблюдения при естественном ночном освещении (примерно 1∙10 -4лк) без искусственной подсветки.

Электронно-оптический усилитель обеспечивает повышение яркости более чем в 100 раз, тогда как такое усиление яркости обычными средствами невозможно.

НАВЕРНОЕ, ЭТО СВОЙСТВО ЭОП ПОЛЕЗНО И В АСТРОНОМИИ?

Схема инфракрасного телескопа приведена на рис. 52.

Объектив О создает изображение рассматриваемого предмета на чувствительном для невидимых глазом лучей катоде К электронного преобразователя Э . Фотокатод работает на просвет, для чего его фоточувствительный слой достаточно тонок. Воздух из колбы удален, и фотоэлектроны движутся в ней практически без столкновений.

Электронное изображение S превращается в видимое на флуоресцирующем экране и рассматривается в окуляр Ок .

Для получения электронного изображения применяют электрические и магнитные электронные линзы, т. е. осуществляют, как говорят, электрическую или магнитную фокусировку. Интересно отметить, что еще в 1951 г. советскими учеными с помощью ЭОП было сфотографировано ядро Галактики, закрытое от прямых визуальных наблюдений мощными пылевыми облаками.

Рис. 52. Инфракрасный телескоп

НУ, И КОНЕЧНО, БЕЗ ЭОП НЕ БЫЛО БЫ ПРИБОРОВ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ?

Приборы ночного видения (рис. 53) состоят из трех основных частей: инфракрасного телескопа с электронно-оптическим преобразователем 3 , шлема-каски 2 и блока питания 1 .

В некоторых случаях, когда собственного естественного инфракрасного излучения рассматриваемых объектов недостаточно, осуществляется их подсветка инфракрасными прожекторами.

Рис. 53. Общий вид прибора ночного видения:

1 — блок питания, 2— шлем-каска, 3— перископические телескопы с электронно-оптическим и преобразователями

ДА, КНИГА АЛЕКСЕЯ ТОЛСТОГО ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ОКАЗАЛАСЬ ПРОРОЧЕСКОЙ

Как видно из рассмотренного нами материала, жизнь всегда оказывается сложнее и многообразнее, чем предсказания фантастов; она намного богаче и гуманней тех задач, которые пытался решить инженер Гарин с помощью гиперболоида, и это мы видим по многочисленным мирным применениям лазерного луча.

К сожалению, лазер-разрушитель — это тоже реальность. Лазерное оружие не только создано, его готовят к применению в космосе. Таковы реалии времени, в котором мы живем: человечество тратит огромные средства на то, чтобы иметь возможность уничтожать само себя. Хочется верить, что новое политическое мышление, предложенное нашей страной, найдет сторонников во всем мире и огромные средства, которые пока еще тратятся на конфронтацию и вооружения, найдут другие, гуманные применения. Человечество от этого только выиграет.

Лампы дневного света! Они так прочно вошли в нашу жизнь, что мы их просто не замечаем. А ведь применяют их не так уж давно (какие-то 40–50 лет они были редкостью), а до этого люди мало что знали о принципах и физических основах «холодного» свечения веществ.

С древнейших времен люди наблюдали, что различные жучки-светлячки, мелкие морские животные, насекомые, рыбы, моллюски, гниющее дерево излучают свет без огня; свет, который «светит, но не греет». Автор всем известной сказки «Конек-Горбунок» русский поэт П. П. Ершов использовал эти наблюдения крестьян за естественным природным свечением.

Вот как он описывает волшебное перо Жар-птицы, которое светит необыкновенным светом: « Чудный свет кругом струится, но не греет, не дымится… Шапок с пять найдется свету, а тепла и дыма нету; эко чудо-огонек! ».

С холодным свечением тел мы встречаемся и в других случаях. Существуют газы, жидкости и твердые кристаллические вещества, которые светятся «холодным» светом после того, как они побывают на свету.

НО ВЕДЬ УЧЕНЫЕ УЖЕ ДАВНО ЗАИНТЕРЕСОВАЛИСЬ ЭТИМ ЯВЛЕНИЕМ?

В науке «холодное» свечение принято, как известно, называть люминесценцией (от латинского «люмен» — свет).

Еще великий Ломоносов изготовил светящийся шар (прообраз рекламной трубки), разреженный воздух в котором под действием тока высокого напряжения светился мерцающим светом. М. В. Ломоносов из этого опыта сделал весьма смелое по тому времени заключение о тождественности образования полярных сияний и появления света, мерцающего в шаре под действием электричества на газы.

Люминесценция привлекала к себе внимание таких гигантов мысли, как Р. Бойль, Г. Галилей, И. Ньютон, но более 300 лет она считалась одним из наиболее необъяснимых явлений природы, так как в сознании людей издавна утвердилось представление о возникновении света только от нагревания тел.

И лишь немногим более ста лет назад выдающимися физиками англичанином Г. Стоксом и французом Л. Беккерелем были начаты систематические количественные исследования нового вида свечения. Эти исследования позволили Стоксу установить важнейшие свойства люминесценции, но массового практического применения она достигла только в последние десятилетия.