توضیح داد: چرا روز جهانی نور جشن گرفته می شود؟

توضیح داد: چرا روز جهانی نور جشن گرفته می شود؟

با مهندس شکوفه ساتری

روز جهانی نور: 16 مه برای این مناسبت انتخاب شد، زیرا سالگرد اولین عملیات موفقیت آمیز لیزر در سال 1960 توسط فیزیکدان و مهندس تئودور میمن است.

سازمان ملل متحد روز جهانی نور (IDL) را جشن می‌گیرد - یک ابتکار سالانه که در سطح جهانی برای افزایش آگاهی در مورد نقش حیاتی فناوری‌های مبتنی بر نور در زندگی روزمره برگزار می‌شود - در 16 می. مانند علم، فناوری، هنر و فرهنگ، بنابراین به دستیابی به اهداف یونسکو برای آموزش، برابری و صلح کمک می کند.

روز انتخاب شده، 16 می، سالگرد اولین عملیات موفقیت آمیز لیزر در سال 1960 توسط فیزیکدان و مهندس تئودور میمن است. وب سایت lightday.org می نویسد: «لیزر نمونه کاملی از این است که چگونه یک اکتشاف علمی می تواند مزایای انقلابی برای جامعه در ارتباطات، مراقبت های بهداشتی و بسیاری از زمینه های دیگر داشته باشد.

پروفسور کاتارینا سوانبرگ

من بسیار متقاعد هستم که دانشمندان جوانی که در این رویداد شرکت کردند، از تجربیات این رویداد در زندگی حرفه ای خود استفاده خواهند کرد و مطمئن هستم که آنها چیزهای زیادی هم برای زندگی حرفه ای و هم برای زندگی شخصی خود آموخته اند.

پروفسور کاتارینا سوانبرگ

دانشگاه لوند و رئیس سابق SPIE در مورد "زنان در فوتونیک 2018"

اندازه گیری اپتیک و فوتونیک

برای کمک به سرمایه گذاران و سیاست گذاران، اندازه و تاثیر نور و تاثیر نور فوتونیک

فیزیکدانان گام بزرگی در طراحی نانولیزر برمی دارند

نانولیزرها اخیراً به‌عنوان دسته جدیدی از منابع نوری ظاهر شده‌اند که اندازه آن تنها چند میلیونیم متر است و خواص منحصربه‌فردی به‌طور قابل‌توجهی با لیزرهای ماکروسکوپی متفاوت است. با این حال، تعیین اینکه تابش خروجی نانولیزر در چه جریانی منسجم می‌شود تقریباً غیرممکن است، در حالی که برای کاربردهای عملی، تمایز بین دو رژیم نانولیزر مهم است: عمل لیزر واقعی با خروجی منسجم در جریان‌های بالا و رژیم LED مانند با خروجی نامنسجم در جریان های کم. محققان موسسه فیزیک و فناوری مسکو روشی را توسعه دادند که به شما امکان می دهد در چه شرایطی نانولیزرها به عنوان لیزر واقعی واجد شرایط هستند. این تحقیق در Optics Express منتشر شد.

لیزر به طور گسترده در لوازم خانگی، پزشکی، صنعت، مخابرات و غیره استفاده می شود. چندین سال پیش، لیزرهایی از نوع جدیدی به نام نانولیزر ساخته شد. طراحی آنها شبیه به لیزرهای نیمه هادی معمولی مبتنی بر ساختارهای ناهمسان است که برای چندین دهه شناخته شده است. تفاوت این است که حفره های نانولیزرها به ترتیب طول موج نور ساطع شده از این منابع نوری بسیار کوچک هستند. از آنجایی که آنها بیشتر نور مرئی و مادون قرمز تولید می کنند، اندازه آنها در حدود یک میلیونیم متر است.

در آینده نزدیک، نانولیزرها در مدارهای نوری یکپارچه گنجانده می‌شوند، جایی که برای نسل جدید اتصالات پرسرعت مبتنی بر موجبرهای فوتونیک مورد نیاز هستند، که عملکرد CPU و GPU را تا چندین مرتبه افزایش می‌دهد. به روشی مشابه، ظهور اینترنت فیبر نوری سرعت اتصال را افزایش داده و در عین حال بهره وری انرژی را نیز افزایش داده است.

و این تنها کاربرد ممکن نانولیزرها نیست. محققان در حال حاضر در حال توسعه حسگرهای شیمیایی و بیولوژیکی به اندازه یک میلیونم متر و سنسورهای استرس مکانیکی به اندازه چند میلیاردم متر هستند. همچنین انتظار می رود از نانولیزرها برای کنترل فعالیت نورون ها در موجودات زنده از جمله انسان استفاده شود.

برای اینکه یک منبع تشعشع به عنوان لیزر واجد شرایط باشد، باید تعدادی از الزامات را برآورده کند، یکی از اصلی‌ترین آنها این است که باید تشعشع منسجمی منتشر کند. یکی از خصوصیات متمایز لیزر که ارتباط تنگاتنگی با انسجام دارد، وجود آستانه لیزری است. در جریان‌های پمپ زیر این مقدار آستانه، تابش خروجی عمدتاً خود به خود است و از نظر خواص با خروجی دیودهای ساطع نور معمولی (LED) تفاوتی ندارد. اما به محض رسیدن به جریان آستانه، تابش منسجم می شود. در این مرحله طیف انتشار یک لیزر ماکروسکوپی معمولی باریک می شود و توان خروجی آن افزایش می یابد. ویژگی دوم یک راه آسان برای تعیین آستانه لیزر فراهم می کند - یعنی با بررسی اینکه چگونه توان خروجی با جریان پمپ تغییر می کند.

جایزه نوبل فیزیک 2018

اطلاعیه آکادمی سلطنتی علوم سوئد:

جایزه نوبل فیزیک 2018

آکادمی سلطنتی علوم سوئد تصمیم گرفت جایزه نوبل فیزیک 2018 را اعطا کند

"برای اختراعات پیشگامانه در زمینه فیزیک لیزر"

با یک نیمه به

آرتور اشکین، آزمایشگاه بل، هلمدل، ایالات متحده، "برای موچین های نوری و کاربرد آنها در سیستم های بیولوژیکی"

و نیمی دیگر به طور مشترک به

جرارد مورو، اکول پلی تکنیک، کاخ، فرانسه، دانشگاه میشیگان، آن آربور، ایالات متحده آمریکا

دونا استریکلند، دانشگاه واترلو، کانادا

"به دلیل روش تولید پالس های نوری با شدت بالا و فوق کوتاه"

ابزار ساخته شده از نور

اختراعاتی که امسال مورد تقدیر قرار گرفتند، فیزیک لیزر را متحول کردند. اجسام بسیار کوچک و فرآیندهای فوق العاده سریع اکنون در نور جدیدی دیده می شوند. ابزار دقیق پیشرفته زمینه های تحقیقاتی ناشناخته و بسیاری از کاربردهای صنعتی و پزشکی را باز می کند. آرتور اشکین موچین های نوری را اختراع کرد که ذرات، اتم ها، ویروس ها و سایر سلول های زنده را با انگشتان پرتو لیزر خود می گیرند. این ابزار جدید به اشکین اجازه داد تا یک رویای قدیمی از داستان های علمی تخیلی را تحقق بخشد - استفاده از فشار تابش نور برای حرکت دادن اجسام فیزیکی. او موفق شد نور لیزر را برای فشار دادن ذرات کوچک به سمت مرکز پرتو و نگه داشتن آنها در آنجا بدست آورد. موچین های نوری اختراع شده بود. یک پیشرفت بزرگ در سال 1987 رخ داد، زمانی که اشکین از موچین برای گرفتن باکتری های زنده بدون آسیب رساندن به آنها استفاده کرد. او بلافاصله شروع به مطالعه سیستم‌های بیولوژیکی کرد و موچین‌های نوری اکنون به طور گسترده برای بررسی ماشین‌های زندگی استفاده می‌شوند. جرارد مورو و دونا استریکلند راه را برای کوتاه‌ترین و شدیدترین پالس‌های لیزری که تا به حال توسط بشر ایجاد شده است هموار کردند. مقاله انقلابی آنها در سال 1985 منتشر شد و پایه تز دکترای استریکلند بود. آنها با استفاده از روشی مبتکرانه موفق به ایجاد پالس های لیزری فوق کوتاه با شدت بالا بدون تخریب شدند.

مواد تقویت کننده ابتدا پالس های لیزر را به موقع کشاندند تا حداکثر توان آنها را کاهش دهند، سپس آنها را تقویت کردند و در نهایت آنها را فشرده کردند. اگر یک پالس در زمان فشرده شود و کوتاه‌تر شود، نور بیشتری در همان فضای کوچک جمع می‌شود - شدت پالس به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد. تکنیک تازه اختراع شده استریکلند و مورو، به نام تقویت پالس چیرپ، CPA، به زودی برای لیزرهای با شدت بالا بعدی استاندارد شد. کاربردهای آن شامل میلیون ها عمل جراحی اصلاحی چشم است که هر ساله با استفاده از تیزترین پرتوهای لیزر انجام می شود. حوزه های بی شماری از کاربرد هنوز به طور کامل کشف نشده اند. با این حال، حتی اکنون نیز این اختراعات مشهور به ما اجازه می‌دهند تا با بهترین روحیه آلفرد نوبل در جهان خرد بگردیم - برای بیشترین سود برای نوع بشر.

سومین زن برنده جایزه نوبل فیزیک

دونا استریکلند، تنها سومین زن برنده جایزه نوبل فیزیک، گفت: "ما باید از زنان فیزیکدان تجلیل کنیم زیرا آنها آنجا هستند."

پیشگامان لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک شدند

آرتور اشکین از ایالات متحده جایزه نوبل فیزیک 2018 را با جرارد مورو از فرانسه و دونا استریکلند از کانادا تقسیم کرد.

سه دانشمند روز سه‌شنبه برنده جایزه نوبل فیزیک شدند، از جمله اولین زنی که این جایزه معتبر را در ۵۵ سال گذشته دریافت کرد، زیرا لیزرهای نوری را اختراع کرد که راه را برای ابزارهای دقیق پیشرفته مورد استفاده در جراحی اصلاحی چشم هموار کرده است.

آرتور اشکین از ایالات متحده نیمی از جایزه 9 میلیون کرون سوئدی (حدود 1.01 میلیون دلار یا 870000 یورو) را برنده شد، در حالی که جرارد مورو از فرانسه و دونا استریکلند از کانادا نیمی دیگر را به اشتراک گذاشتند.

استریکلند تنها سومین زنی است که جایزه نوبل فیزیک را از زمان دریافت جایزه نوبل در سال 1901 دریافت کرده است، در حالی که اشکین 96 ساله مسن ترین فردی است که برنده جایزه نوبل شده است و لئونید هورویکز آمریکایی را که در زمان دریافت جایزه اقتصاد 2007 90 ساله بود، پشت سر گذاشت.

اشکین به دلیل اختراع "موچین های نوری" که ذرات، اتم ها، ویروس ها و سایر سلول های زنده را با انگشتان پرتو لیزر خود می گیرد مورد تجلیل قرار گرفت.

آکادمی سلطنتی علوم سوئد گفت که با این کار او توانست از فشار تابش نور برای حرکت اجسام کوچک استفاده کند، "رویایی قدیمی علمی تخیلی".

آکادمی خاطرنشان کرد: یک پیشرفت بزرگ در سال 1987 زمانی که اشکین از موچین برای گرفتن باکتری های زنده بدون آسیب رساندن به آنها استفاده کرد.

به گفته ایان ماسگریو از مرکز لیزر مرکزی بریتانیا، موچین های نوری امکان استفاده از لیزر را برای دستکاری اشیاء بسیار کوچک، مانند دانه های شیشه یا قطرات روغن، برای قرار دادن دقیق آنها یا کنترل محیط اطرافشان فراهم می کند.

او گفت که برای مثال می توان از این موچین برای "به دام انداختن قطرات از دستگاه های تنفسی آسم برای بهبود کارایی زایمان از طریق ریه ها استفاده کرد."

اشکین کشف خود را در حین کار در آزمایشگاه AT&T Bell از سال 1952 تا 1991 انجام داد.

"شدیدترین پالس های لیزری تا کنون"

در همین حال، مورو 74 ساله و استریکلند 59 ساله به دلیل کمک به توسعه روشی برای تولید پالس های نوری فوق کوتاه، "کوتاه ترین و شدیدترین پالس های لیزری که تاکنون توسط بشر ساخته شده است" برنده شدند.

تکنیک آنها در حال حاضر در جراحی اصلاحی چشم و موارد دیگر مورد استفاده قرار می گیرد.

جایزه نوبل فیزیک 2018

پالس های نوری چیست؟

دانشمندان همیشه برای ایجاد لیزرهای قوی‌تر تلاش می‌کردند، اما در اواسط دهه 1980 به دیوار برخورد کردند: آنها نمی‌توانستند بدون از بین بردن چیزی که پرتو را تقویت می‌کرد، قدرت را افزایش دهند.

سپس دونا استریکلند از کانادا و جرارد مورو فرانسوی، که جایزه نوبل روز سه‌شنبه را نیز به اشتراک گذاشتند، تکنیکی به نام تقویت پالس صدای جیک را ابداع کردند که به دانشمندان اجازه می‌دهد در عین حفظ شدت شدت، به تقویت قدرت ادامه دهند.

این کار با کشش یک پالس لیزر فوق کوتاه در زمان، تقویت آن و فشرده کردن مجدد آن به هم کار می‌کند و کوتاه‌ترین و شدیدترین پالس‌های لیزری را ایجاد می‌کند که جهان تاکنون دیده است.

متداول ترین استفاده ای که از این پیشرفت حاصل شده است - تا کنون - جراحی اصلاحی چشم است.

ماسگریو گفت، اما همچنین راه را برای دانشمندان باز کرد تا مرزهای قدرت لیزر را ادامه دهند و به آنها اجازه داد تا شرایط شدیدی را برای درک چگونگی تولید میدان های مغناطیسی در فضا و چگونگی آن در هسته یک سیاره ایجاد کنند.

پالس ها نیز اکنون بسیار سریع هستند - به سرعت صد آتوثانیه، یک میلیاردم یک میلیاردم ثانیه - آنها اسرار الکترون ها را فاش کرده اند.

بعدش چی؟

Mourou برنده نوبل قدرت لیزر را تقویت نکرده است. او توسعه زیرساخت نور شدید را آغاز کرده و رهبری کرده است، که دارای سه سایت در سراسر اروپا است و انتظار می‌رود تا چند سال دیگر تکمیل شود.

حداکثر توان لیزر آن 10 پتاوات است که معادل یک فلاش بسیار کوتاه از صد هزار میلیارد لامپ است.

پالس ها چقدر قوی و چقدر کوتاه می شوند؟ برخی لیزر آینده 100 پتاوات یا بیشتر، یا به سرعت زپتوثانیه - یک تریلیونم یک میلیاردم ثانیه را پیش بینی می کنند.

پیش‌بینی اینکه چگونه می‌توان از چنین لیزرهایی استفاده کرد دشوار است، اما دانشمندان امیدوارند که آنها به نابودی زباله‌های هسته‌ای، از بین بردن سلول‌های سرطانی، کشف فیزیک کوانتومی، پاکسازی زباله‌های فضا و حتی تبدیل شدن به یک منبع انرژی پاک جدید کمک کنند.

ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018

ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018.

موچین های نوری چیست؟

موچین های نوری چیست؟

آرتور اشکین از ایالات متحده برای اختراع موچین های نوری که از فشار تابش یک پرتو متمرکز نور کوچک برای به دام انداختن اجسام بسیار کوچک استفاده می کند، جایزه نوبل را دریافت کرد.

موچین های او به محققان اجازه می دهد اشیا را بدون تماس با آنها بگیرند، برش دهند و در اطراف حرکت کنند، که منجر به کاربردهای بی شماری در بسیاری از زمینه های علم و پزشکی شده است.

ماسگریو گفت، برای مثال، از آنها برای به دام انداختن یک قطره آب برای مطالعه نحوه رفتار آنها در هنگام قرار گرفتن در ابر استفاده شده است، یا قطرات را از دستگاه تنفسی آسم می گیرند تا بفهمند که چگونه می تواند بهتر در داخل ریه ها پراکنده شود.