Страница 97 из 161
Р’Рѕ время РІРѕР№РЅС‹ самые знаменитые американские ученые сотрудничали СЃ военными, Рё теперь, РєРѕРіРґР° РІРѕР№РЅР° окончилась, это сотрудничество естественно продолжалось Рё желательным были взаимные контакты. Р’ этой атмосфере, РІ 1946 Рі., Военно-РјРѕСЂСЃРєРѕРµ министерство, Сигнальный РєРѕСЂРїСѓСЃ армии Рё Военно-воздушные силы образовали Объединенные службы программ РїРѕ электронике (JSEP), чтобы поддержать РґРІРµ лаборатории, которые проводили исследования РїРѕ электронике РІРѕ время РІРѕР№РЅС‹ Рё которые продолжались. Рто Лаборатория радиации MIT, которая была реорганизована РІ Р�сследовательскую лабораторию электроники, Рё Колумбийская лаборатория радиации физического факультета Колумбийского университета. Рљ концу 1946 Рі. Рє этой программе присоединился Гарвардский университет, Р° РІ 1947 Рі. Рё Стэнфордская лаборатория электроники РІ Калифорнии.
Министерство обороны США одобрительно относилось к этим лабораториям, которые продвигали науку и технологию, которые могли бы оказаться полезными в военном деле. Более того, они поддерживали высококвалифицированных ученых, стремясь привлечь их к военным задачам и заботясь о появлении нового поколения исследователей. Таким образом, и ученые, и военные работали в области генерации миллиметровых волн с большой взаимной заинтересованностью.
Р’ 1950-С… РіРі. назрело время для изобретения РЅРѕРІРѕРіРѕ устройства, Рё, как это часто бывает, фундаментальные принципы его работы были установлены одновременно Рё независимо несколькими разными людьми. Читатель, которого РЅРµ сбили СЃ толку многочисленные отступления, совершенно необходимые для понимания нашей истории, может увидеть точный путь, который РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ нас Рє окончательной цели. После извилистого начала наше путешествие РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ СЃ введением Рйнштейном РІ 1916 Рі. концепции вынужденного излучения, которая сначала, РІ 1920-С… РіРі., была использована теоретиками для объяснения различных явлений, Рё которая позднее была экспериментально подтверждена. Р’ то время, РїРѕРєР° эта концепция была РІ умах исследователей, РІ 1930-С… РіРі. развивались микроволны Рё соответствующая техника, Рё немедленно после интенсивных исследований радаров РІРѕ время РІРѕР№РЅС‹, был открыт ядерный резонанс. Р’ экспериментах РїРѕ ядерному резонансу была получена инверсия населенности. РћРЅР° возникала РЅР° короткое время, как переходное явление, РЅРѕ была достоверно Рё правильно установлена. Точно так же была установлена роль вынужденного излучения Рё его противоположность РїРѕ отношению Рє явлению поглощения. Теперь давайте посмотрим, как вынужденное излучение было использовано для создания мазера.
Предложение Вебера
Первое изложение РІ публичной аудитории РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРіРѕ принципа, РЅР° котором может работать мазер (однако без самого работающего устройства), было сделано Джозефом Вебером (19192000) РІ Оттаве (Канада) РІ 1952 Рі. РЅР° конференции РїРѕ электронным лампам (Electron Tube Research Conference). Рто была престижная конференция, РІ которой участвовали лишь РїРѕ приглашениям Рё РЅР° которой часто представлялись идеи для прогрессивных устройств.
Вебер был тогда молодым профессором электротехники университета Мэриленда и консультантом Военно-морской лаборатории США. Он получил диплом в Аннаполисе и был первым морским офицером, который был, как квалифицированный инженер в области микроволн, в секции электронного противодействия во флоте. Здесь он имел возможность ознакомиться с технологической важностью усилителей с высокой чувствительностью к микроволновым и миллиметровым волнам, поскольку для целей противодействия вражеским радарам требовались такие усилители для обнаружения слабых волн от радаров. �нформация о длинах волн, на которых работает радар, и их источнике позволяла затем посылать сигналы, ослепляющие вражеские приемники и, и тем самым, не позволяя врагу определять цели.
После демобилизации из флота он поступил в Католический университет Вашингтона. Квантовая механика была частью его занятий, и идея мазера появилась у него после лекции о вынужденном излучении Карла Герцфельда (18921978). Он получил докторскую степень по физике в 1951 г., работая в области микроволновой спектроскопии, и стал профессором в университете Мэриленда. Здесь он продолжал работы по микроволновой спектроскопии. Механизм поглощения и испускания, который имеет место, когда излучение взаимодействует с газом, всегда интересовал его. В типичном эксперименте микроволновой спектроскопии микроволны от некоторого источника попадают на приемник. Если между источником и приемником располагается газ, то можно наблюдать поглощение некоторой части падающего излучения. Какова природа этого поглощения? Оно происходит, если молекулы газа обладают парой уровней и разность энергий между ними, деленная на постоянную Планка, приблизительно равна частоте микроволн.