Всего за 490 руб. Купить полную версию
1892 г. В той же лекции, поместив внутрь лампы (Фото 26, а) рубиновую каплю, Тесла продемонстрировал опыт, который можно трактовать как демонстрацию лазера.
В целом во время плавки были замечены великолепные световые эффекты, о которых трудно дать адекватное представление. Рисунокдолжен проиллюстрировать эффект, наблюдавшийся с рубиновой каплей. Сначала можно наблюдать узкий столб белого света, который проецируется на верхнюю часть колбы, где он образовывает неровно очерченное светящееся пятно. Когда кончик рубина оплавляется, свечение становится очень мощным; но поскольку атомы испущены с намного большей скоростью с поверхности капли, вскоре стекло нагревается и «устает», и теперь светится только кромка пятна. Таким образом формируется очень яркая и четко очерченная линия, соответствующая внешнему контуру капли, которая медленно расширяется по верхней части колбы по мере того, как капля растет. Когда эта масса начинает кипеть, образуются пузырьки и мелкие пустоты, которые вызывают на поверхности колбы темные пятна.
Удивительно, но, по сути, идея о возможном существовании явления вынужденного излучения, которое лежит в основе работы лазеров, вскользь высказана Теслой еще в предыдущей лекции 1891 г. Приведем этот отрывок, где Тесла размышляет о производстве мощного практичного источника света:
Но мощные электростатические эффектынепременное условие производства света так, как показывает теорияэлектромагнитные волны, длина которых во много раз больше длины световых волн и которые вырабатываются посредством резкого разряда конденсатора, использовать, кажется, нельзя Мы не можем при помощи таких волн воздействовать на статические заряды молекул или атомов газов и заставить их вибрировать и излучать свет. Длинные поперечные волны, очевидно, не могут дать нужный эффект, тогда как крайне малые электромагнитные возмущения могут проходить мили в воздухе. Такие невидимые волны, если только они не имеют длину волн света, не могут, как кажется, возбуждать световое излучение в трубке Гейсслера, а световые эффекты, которые порождаются индукцией в трубке, лишенной электродов, я склонен считать имеющими электростатическую природу.
Дальше в лекции Тесла рассуждает о том, что если на рубиновую каплю «подавать энергию, которая волнообразно изменяется в соответствии с определенным законом», то рубин будет испускать, помимо «невидимых волн разных длин», видимые «волны вполне определенного характера», которые «не существуют при постоянной энергии, и всё же они помогают расшатать и ослабить структуру (Материала. К.)», после чего «рубиновая капля будет излучать соответственно меньше видимых и больше невидимых волн, чем раньше». Это место в лекции почему-то буквально все исследователи совершенно неверно истолковывают, говоря о том, что Тесла имел в виду еще не открытые рентгеновские лучи. На самом деле здесь, наоборот, явно сказано о видимых волнах «с особыми свойствами», и из контекста можно допустить, что Тесла имеет в виду когерентные световые волны, которые как раз и генерируются лазером после накачки рабочего тела энергией«не существуют при постоянной энергии»! Напомним, это сказано в 1892 году, когда даже подходящей терминологии не существовало!
Марк Сейфер (Marc J. Seifer) в своей работе «Никола Тесла: история лазера и лучевого оружия» собрал воедино отрывки из более чем 50 первоисточников и утверждает, что уже в те годы Тесла наглядно продемонстрировал и дал исчерпывающее объяснение работы двух типов излучателей, являющихся основой соответственно рубинового и газоразрядного лазеров, за 60 лет до их официального изобретения (7). Однако, по мнению автора настоящей книги, этот вопрос требует дополнительного изучения. Последующие разработки Теслы отличались от современных хотя бы тем, что позволяли преобразовывать и концентрировать в виде луча сотни киловатт электрической мощности, как в импульсном, так и в постоянном режиме (33). Это воистину оружие «звездных войн» недостижимо и по сей день, и, конечно же, даже постановка такой задачи вызовет глубокий скепсис у академической науки.
Я вполне согласен с этими сомневающимися и, вероятно, более пессимистичен в этом отношении, чем кто-либо еще, я говорю это из многолетнего опыта. Лучи необходимой энергии не могут быть произведены, и потом, опять же, их интенсивность уменьшается с квадратом расстояния. Но тот агент, который я использую, позволит передавать в далекую точку в миллиарды раз больше энергии, чем это возможно посредством луча любого вида.
Конечно, приведенного выше описания недостаточно для того, чтобы назвать Теслу изобретателем лазера, хотя, как мы видим, над идеей генерации и усиления света под воздействием различных источников он уже размышлял. Все основные элементы лазеров были им продемонстрированы в тех опытахрабочее тело, источник накачки и даже простейшие оптические резонаторы. Что именно привело в вышеописанном эксперименте к формированию столба света с малым углом расходимости, можно только предполагать. Не исключено, учитывая, что рубин предварительно оплавлялся в этой же лампе, что во время плавки и остывания под влиянием мощного электрического поля, или по иным причинам, оптическая ось рубиновой капли (рубинанизотропный кристалл) была установлена вдоль силовых линий поля, что в дальнейшем и привело к усилению света, распространяющегося параллельно этой оси в направлении верхней части колбы. В этом случае в качестве зеркал, формирующих оптический резонатор, могла выступить поверхность самого кристалла, так как внутреннее отражение от поверхности рубина достаточно велико (показатель преломления рубина1,77). Этот вопрос требует дополнительных исследований.
Заметим, что согласно общепринятой истории науки теоретически явление вынужденного излучения предсказано А. Эйнштейном в 1916 году, а экспериментально применимые методы получения вынужденного излучения и усиления света были разработаны только в 1950-х годах, за что в 1964 г. было раздадено некоторое количество Нобелевских премий (Ч. Х. Таунс, Н. Г. Басов, А. М. Прохоров). Первый мазер был создан в 1954 году, а первый лазерв 1960-м, и это был именно рубиновый лазер.
1892 г. В ходе все той же лекции в Королевском обществе Великобритании и опытов с вышеописанной колбой Тесла поместил в центр лампы и исследовал свойства электрода из карборунда (карбид кремния), который является полупроводником.
Вне всякого сомнения, карборундовая лампаизобретение именно Теслы. В то время этот материал только-только появился, его получил Е. Г. Ачесон из Пенсильвании, который и предоставил его Тесле, а запатентовал только год спустя, в 1893-м. Сам Ачесон изобрел карборунд для дешевой замены алмазного порошка, применяемого для шлифовки драгоценных камней. В лекции Тесла говорит о том, что еще не успел толком исследовать свойства этого нового материала, но все-таки уже обратил внимание на некоторые отличительные свойства.
Как следует из лекции, главным направлением исследований было изучение способности карборунда к свечению под воздействием электричества. Самое интересное, что, сделав напыление карборунда на металлический электрод, Тесла получил ни много ни мало, а настоящий светодиод. Более того, он сразу заметил необычное свечение образованной пленки и отметил, что это свечение не является фосфоресцентным, а имеет какую-то другую природу, и часть лекции размышляет о причинах свечения материалов вообще и, в частности, может ли светиться «относительно прохладная поверхность».
Эта часть лекции довольно скупа, напомним, что Тесла, по его словам, получил карборунд в свое распоряжение всего лишь несколько недель назад и не торопился с выводами. Тем не менее анализ всей лекции целиком позволяет довольно уверенно восстановить ход проделанных экспериментов.
Получив карборунд в виде порошка и отдельных очень мелких кристаллов, Тесла некоторое время потратил на изготовление электродных головок из этого материала (описывается в лекции). На заключительном этапе процесса «головка сильно накаляется» или даже оплавляется. То, что Тесла плавил карборунд, не должно удивлятьего лампа могла почти мгновенно испарять даже оксид циркония и алмазыодни из наиболее тугоплавких веществ в мире.