Výraz LASER je zkratka z anglického popisu Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation neboli zesílení světla pomocí nucené emise záření. Řekneme si teď, jaké má laserové světlo zvláštní fyzikální parametry, že mu propůjčují tak zvláštní schopnosti, a jak takové světlo vzniká, čili co to vlastně je ta vynucená emise.

Dopisy čtenářů

Aleš:

Bylo by taky možný obětovat jedno (nebo i víc) vydání Gammy teorii relativity, dilataci času atd.?

Rozhodně ano, ve vzácných volných chvílích už na tom zvolna pracuju. Nedávno jsem si koupil jednu moc pěknou knížku (Brian Greene: Elegantní vesmír), kde jsou tyhle věci vysvětlené tak nádherně, až mám podezření, že bych to nakonec mohl pochopit i já. Jakmile se mi to povede, zkusím to tady stručně vyložit.

Dnešní vydání bylo inspirováno článkem z únorového čísla časopisu Newsweek International. Je to téma, které sice dost vybočuje ze základního zaměření Gammy, přesto je však v dnešní době natolik naléhavé a zajímavé, že mi to nedalo, abych ho do tohoto seriálu nezařadil.

V sedmém a osmém čísle Mikrosvěta jsme se zabývali elektromagnetickým zářením a ukázali si, že součástí jeho vlnového rozsahu je i viditelné světlo. V souvislosti s tím může být ještě zajímavé podívat se na fyzikální podstatu pojmu pojmu barva. Barva světla je dána jeho vlnovou délkou a pohybuje se od červené na 960 nanometrech přes oranžovou, žlutou, zelenou, modrou až k fialové na 380 nm. Bílé světlo pak je směsí všech těchto čistých spektrálních barev.

V pondělním asi dost těžkém čísle (slibuju, že od teďka už to bude mnohem lehčí) jsme si řekli, že kvantum elektromagnetického záření - foton - je spojeno s příčně kmitajícím vektorem elektromagnetického pole, a jelikož rychlost fotonu v daném prostředí je vždy stejná, délka takto vzniklé vlny je dána výhradně rychlostí kmitání tohoto vektoru. A teď se podíváme, co se bude dít, když budeme tuto vlnovou délku postupně měnit.

Elektromagnetické záření (nebo vlny, což je totéž) je tvořeno proudem fotonů - jednou ze základních mikroskopických částic. Jak jsme si už kdysi řekli, foton je částice pohybující se ve vakuu rychlostí světla, tj. 299 792 km/s; v jiných, méně průzračných prostředích, se tato rychlost úměrně snižuje. V každém případě foton nemůže existovat v rychlosti nižší (ani vyšší) než je rychlost světla pro dané prostředí. Říkáme proto, že je to částice s nulovou klidovou hmotností (v klidu nemůže existovat). Jakmile se o něco zastaví, je pohlcen a předá svou energii překážce, do které narazil.

Ukázali jsme si, že se jádro atomu skládá z kladných protonů (které se navzájem elektricky odpuzují) a neutrálních neutronů; všechno dohromady jsou to nukleony, které se bez rozdílu přitahují (jen na ty opravdu nejkratší vzdálenosti) silnou jadernou silou. Viděli jsme také, že druh chemického prvku je dán počtem protonů (který určuje počet elektronů v obalu, a ty zase zprostředkují chemické vazby), a že z chemického hlediska tentýž prvek se může vyskytovat v několika izotopech, které mají v jádře stejný počet protonů, ale liší se počtem neutronů. Viděli jsme také, že právě neutrony, díky tomu, že se mezi sebou ani s protony neodpuzují, slouží jako jakési ?lepidlo? mezi odpuzujícími se protony.

Naposledy tady byla řeč o tom, jak se skládají atomy - jádro z odpuzujících se protonů a neutrálních neutronů, všechny tyto nukleony se navzájem přitahují silnou jadernou silou; a kolem toho všeho krouží elektrony - tolik, kolik je v jádře protonů. Řekli jsme si také, že druh chemického prvku (vodík, kyslík, dusík, ...) je dán počtem elektronů v obalu, který je zase určen počtem protonů; základní identifikační kartou každého prvku je tedy protonové číslo.

Minule jsme poznali strukturu tří nejmenších atomů - vodíku, hélia a lithia; zvětšovali jsme počet protonů v jádře a přidávali k tomu neutrony, aby se nám to celé nerozletělo na kusy. Viděli jsme také, jak ze dvou atomů sdílením obíhajících elektronů vznikne molekula. A teď je tedy vhodná chvíle na slíbený krátký exkurs do chemie.