Павло Сєдов подивився на годинник: пора поспішати в студію телезустрічі. Уральський скульптор Микола Петров обіцяв показати свою останню роботу. Проходимо в злегка затемнену кімнату. Лунає тріск газорозрядних ламп - в кімнату входить Петров. З'являється стіл. На ньому малахітова ваза. Микола дає пояснення, а ми, ставши півколом, з різних сторін розглядаємо кам'яне пишність. Але ось зустріч закінчилася. Прощання, клацання тумблера, і ми знову одні.
Може бути, не так в деталях, але дуже схоже, через кілька десятків років будуть відбуватися зустрічі людей, розділених тисячами кілометрів один від одного, - об'ємне кольорове зображення людини або будь-якого іншого предмета миттєво передаватиметься на будь-які відстані. Зображення нічим не відрізняється від дійсного об'єкта! Не виходячи зі студії, можна оглянути Ермітаж або Лувр, побувати на озері Байкал, проникнути в глибини океану.
Але які є підстави вважати, що все це здійсниться в недалекому майбутньому? Виявляється, є. Вчені вже отримують об'ємне зображення. Чи не таке, як на звичайних стереоснимку, коли хоча і створюється ілюзія об'ємності, але нічого нового не побачиш, розглядаючи знімок під різними кутами зору, а таке, коли, рухаючись вздовж екрану, глядач бачить те, що перш загороджували інші предмети. Правда, поки це зображення чорно-біле і не рухається, та ще потрібно навчитися передавати його на великі відстані. Втім, зробити зображення рухомих і кольоровим порівняно просто. Передати ж його - завдання не з простих: потрібно дуже ємний канал зв'язку. Адже канал такого звичного зараз телебачення, розрахованого на передачу однієї програми, годиться для передачі декількох сотень звичайних радіомовних програм. А як же передати об'ємне зображення, яке потребує набагато більше ємного каналу зв'язку?
Виявляється, і створити об'ємне зображення, і перенести його на далекі відстані зможе лазер. Якщо повністю використовувати його можливості, то одним лазерним променем можна одночасно передавати десять мільйонів телепрограм. За однією програмою на кожні 300 осіб земного населення! Ось як великі можливості лазерного променя.
Що ж створює ці можливості? Монохроматичність і когерентність лазерного променя. Ось що це таке.
Світло - електромагнітні коливання. Коливання від звичних нам джерел світла: ламп розжарювання, Сонця, газорозрядних ламп - носять хаотичний характер (рис. 1, а). У лазерному ж промені інтенсивність електромагнітної хвилі змінюється по <чистой синусоиде> без накладень і збоїв (рис. 1,6). Це і означає когерентність променя.
Зі шкільного підручника ви знаєте, що називається періодом і частотою коливань. У лазерного променя частота не змінюється в процесі його випромінювання, такий промінь називається монохроматичним м.
Саме ці властивості променя дозволяють передавати телепрограми, створювати об'ємні зображення, концентрувати величезні потужності.
Спробуємо зрозуміти, в чому особливість лазера як передавача. Для цього розглянемо лінію зв'язку (рис. 2). За жолобу безперервно котяться однакові кульки. Число кульок, що приходять з одного берега на інший
в одиницю часу - частота їх появи, постійно. Щоб передати за допомогою такого пристрою будь-які дані, потрібно позначити кульки, наприклад літерами алфавіту, і відправляти і приймати їх в певному порядку. Тоді кількість інформації (в нашому випадку число букв), що передається за певний час, буде пропорційно частоті появи кульок з жолоба.
Неспотворена синусоїда подібна чистим кулькам. Зареєструвавши синусоидальное випромінювання будь-яким приймачем, ми дізнаємося, що включений передавач, можемо встановити напрямок його випромінювання. Щоб передати суттєвіші дані, на синусоїді, як і на кульках, необхідно зробити мітки. ефективно можна <пометить> тільки когерентний монохроматичний промінь - такий промінь служить як би чистим аркушем паперу, на якому записується інформація. нанести <метки> можна, змінюючи амплітуду або частоту коливань (рис. 3). Тоді передані дані будуть укладені в <узорах>, нанесених на синусоїду. Чим менше потрібно часу для передачі <узора>, тим потужніше канал зв'язку. А це час, як видно з рисунку 3, обернено пропорційно частоті випромінювання. Так що, чим вище частота, тим більша кількість інформації можна передати за один і той же час.
Частота електромагнітних коливань рубінового лазера - 6-1014 гц - в 10 мільйонів разів перевищує частоту, на якій
ведуться в наші дні телепередачі. Тому один лазерний промінь і може, в принципі, транслювати мільйони телевізійних програм і мільярди радіомовних передач.
Справа в тому, що якщо швидкість передачі по каналу зв'язку велика, то можна передати одночасно багато різнорідної інформації.
Повернемося знову до <шариковому> телеграфу. Нехай швидкість надходження кульок рівно вдвічі перевершує швидкість найшвидшого читання. Тоді читець на приймальному кінці телеграфу не встигатиме приймати інформацію. Добре б поставити ще одного читця, але не ясно, як їм працювати: від того що їх двоє, швидкість читання не підвищиться. Однак є вихід: можна передавати відразу два різних повідомлення, а щоб їх не плутати, повідомлення № 1 писати на кульках
освітлена точка предмета відбиває світло на фотопластинку. На цю ж фотопластинку від дзеркала потрапляє світло того ж лазера. Шлях світла від різних точок предмета до фотопластинки різний, і, крім того, кожна точка предмета відбиває світло по-різному - світле місце більше, а темне менше. Від дзеркала до фотопластинки промені проходять однаковий шлях, і кожна точка дзеркала відображає світло однаково. Цей промінь еталонний. Його коливання складаються на фотопластинці з коливаннями світла, відбитого від предмета. Як показують обчислення, ця сума коливань створює на фотопластинці видиму картину розподілу світлових хвиль, відбитих від предмета. Щоб відтворити по голограмі зображення, вона висвітлюється пучком світла, що виходить з лазера. Світлові хвилі лазера, проходячи крізь голограму, утворюють два світлові потоки - дві точні копії хвиль, відбитих раніше від предмета, і формують два об'ємних зображень предмета - дійсне і уявне.
Якщо зняти фільм, де кожен кадр - голограма, то вийде стереофільм незвичайно високої якості. Тепер потрібно передати фільм на відстань - і варіант об'ємного телебачення готовий. Але не тільки цієї мети послужить голографія. З її допомогою можна зберігати величезний обсяг відомостей. На одну плівку голограми можна записати 150 сторінок тексту книги. Виявляється, голограми можна записувати і на кристалах. І за оцінками вчених, в одному кубічному сантиметрі
кристала вдасться помістити відомості, для зберігання яких потрібна була б книга в 1 млрд. сторінок - товщиною більш 50 км. І всі ці чудеса вже в недалекому майбутньому стануть звичними, як і рідкісне в наші дні слово - голографія.
променя, що поширюється в протилежному напрямку, збільшиться на таку ж величину A W. І на фотоелемент буде надходити світло, інтенсивність якого змінюється з частотою 2 A W. Фотоелемент перетворює світлові коливання в електричні тієї ж частоти. Частота електричних коливань легко може бути виміряна з дуже високою точністю. Існує залежність між частотою 2if і частотою обертання площини, в якій знаходиться світловий гіроскоп. Так що швидкість обертання Землі може бути визначена по частоті биття світла. За цим же вимірами можна орієнтувати корабель. Як це зробити, підкаже рисунок 9. Інженери розрахували, що такий світловий компас повинен бути набагато точніше і надійніше, ніж механічний гірокомпас - найважливіший елемент системи управління кораблем, ракетою, літаком.
Ми розповіли про три проблеми, над якими ще працюють вчені, - невеликій частці незліченних можливостей, що відкриваються нам лазерним променем. Варто згадати про отримання за допомогою лазера концентрованих потоків енергії, які дозволяють різати і зварювати метали, робити хірургічні операції на сітківці ока, направляти в потрібну сторону хімічні реакції, отримувати високотемпературну плазму. Вже існують лазери, на яких будуть створюватися швидкодіючі обчислювальні машини.
Поки великий винахід робить тільки перші кроки в наше життя, але недалеко той час, коли лазер стане таким же звичним, як радіо, телебачення, рентгенівська трубка. (Про деякі інші можливості лазера см. Ст. <Пути электроники>.)
Розміщення фотографій та цитування статей з нашого сайту на інших ресурсах дозволяється за умови вказівки посилання на першоджерело та фотографії.