Страница 113 из 161
Предложение Фабриканта
Как мы уже видели, первым среди претендентов на идею создать лазер, был Валентин Александрович Фабрикант (19071991), который сделал свое предложение в Советском Союзе в 1940-х гг.
Фабрикант начал СЃРІРѕСЋ научную карьеру студентом физико-математического факультета РњРѕСЃРєРѕРІСЃРєРѕРіРѕ университета Сѓ Р“.РЎ. Ландсберга. После окончания его РѕРЅ поступил РЅР° работу РІРѕ Всесоюзный электротехнический институт (Р’РР�). Р’ 1932 Рі. его внимание было сконцентрировано РЅР° проблемах оптики Рё свойств электрического разряда РІ газах. РћРЅ опубликовал СЂСЏРґ работ, РІ которых РѕРЅ изучал спектральный состав Рё интенсивность излучения, испускаемого РїСЂРё электрических разрядах РІ газах, РІ частности, исследуя процессы столкновений между возбужденными атомами Рё электронами Рё передачи энергии, происходящие РІ этих процессах.
Атом или очень быстрый электрон может столкнуться СЃ РґСЂСѓРіРёРј атомом Рё передать часть своей энергии, которая, если РѕРЅР° достаточная, может возбудить ударяемый атом Рё перевести его РЅР° возбужденный уровень. Рто называется столкновением первого СЂРѕРґР°. Также существует РґСЂСѓРіРѕР№ РІРёРґ столкновения, который называется столкновением второго СЂРѕРґР°. Р’ нем атом, который уже находится РІ возбужденном состоянии сталкивается СЃ РґСЂСѓРіРёРј атомом, который находится РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј состоянии, Рё передает ему СЃРІРѕСЋ энергию. Р’ результате первый атом возвращается РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ состояние, Р° второй атом перепрыгивает РЅР° возбужденный уровень. РћР±Р° эти атома необязательно должны быть РѕРґРЅРѕРіРѕ Рё того же РІРёРґР°; существенно, что РѕР±Р° возбужденных СѓСЂРѕРІРЅСЏ имеют РѕРґРЅСѓ Рё ту же энергию. Если РґРІР° атома разного РІРёРґР°, то тогда возможно СЃ помощью этого механизма, что атомы РѕРґРЅРѕРіРѕ РІРёРґР°, скажем Рђ, возбуждают атомы РґСЂСѓРіРѕРіРѕ РІРёРґР°, скажем Р’, РїСЂРё этом возбужденный уровень может иметь больший номер, чем тот, что получился Р±С‹ РІ результате термических столкновений первого СЂРѕРґР°. Р’ результате, для атомов Р’ может получиться распределение РЅР° некоторых СѓСЂРѕРІРЅСЏС…, которое будет отличаться РѕС‚ распределения Максвелла Больцмана. Рта возможность Рё интересовала Фабриканта.
Р’ 1939 Рі. РѕРЅ стал изучать возможность получения населенностей возбужденных атомов, больших, чем следует РёР· распределения Больцмана, Рё старался показать, что РєРѕРіРґР° излучение РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через среду, РІ которой реализована такая инверсия, населенностей, то возможно наблюдать усиление излучения, Р° РЅРµ поглощение. После РѕРЅ предложил СЃРїРѕСЃРѕР± экспериментально реализовать инверсную населенность РїСЂРё разряде РІ смеси газов, РїСЂРё котором используются столкновения атомов. Рти результаты были включены РІ его докторскую диссертацию, которую РѕРЅ защитил РІ 1939 Рі. Р’ это время интересы Фабриканта были связаны СЃ получением экспериментальных доказательств существования вынужденного излучения. Позднее РѕРЅ рассматривал эту проблему более интенсивно, Рё 18 РёСЋРЅСЏ 1951 Рі., РѕРЅ подал вместе СЃРѕ СЃРІРѕРёРјРё сотрудниками заявку РЅР° патент относительно РЅРѕРІРѕРіРѕ метода усиления света, озаглавленную: Метод усиления электромагнитного излучения (ультрафиолетового, РІРёРґРёРјРѕРіРѕ, инфракрасного Рё радиоволн), отличающийся тем, что усиливаемое излучение пропускается через среду, РІ которой СЃ помощью дополнительного излучения, или РґСЂСѓРіРёРјРё способами, создается избыток концентрации РЅР° верхних СѓСЂРѕРІРЅСЏС… РїРѕ отношению Рє равновесной концентрации атомов, РґСЂСѓРіРёС… частиц, или систем. Р’ патенте идеи использования вынужденного излучения для усиления излучения были развиты более конкретным образом.
Однако патент был опубликован лишь в 1959 г. и нет возможности знать, какая формулировка и описание были в первоначальной заявке. Формулировка 1959 г. очень общая и, практически, покрывает все, что относится к мазерам и лазерам. После подачи заявки Фабрикант и его сотрудники проводили экспериментальные работы в разных условиях, но без успехов. Хотя они и опубликовали экспериментальные подтверждения своих идей, но они были опровергнуты.
Работа Фабриканта имеет исторический интерес, поскольку он к своей концепции шел со стороны оптики, без прохождения фазы мазера. Работа не оказала никакого влияния на развитие и мазера и лазера, поскольку она стала известной, после того как оба устройства были реализованы. Даже в России отношение его коллег к его идее было, вероятно, не слишком серьезным, он сам не опубликовал свои результаты. Только после того, как были построены первые мазеры и лазеры, Правительство вспомнило о нем. В 1965 г. Академия наук СССРнаградила его Золотой медалью С.�. Вавилова за важные работы по оптике и газовому разряду. Он получил Государственную премию СССРза разработку люминесцентных ламп.