возбужденные атомы сами начинают влиять друг на друга, так что на любом, даже самом маленьком, участке поверхности длина световой волны и сила излучения все время меняются. Атомы отдают свет несогласованно, каждый сам по себе. Такое излучение называют некогерентным.

Казалось бы, все просто: хочешь получить яркий свет — нагрей как следует нить накала лампы. Но не тут-то было, расчеты показывают, что температура нагрева получается такая высокая, что никакое вещество ее не выдержит. Наше Солнце светит, как тело, нагретое до 6000°, излучая с каждого сантиметра своей поверхности 7000 ватт энергии. Но энергия эта, как мы уже выяснили, распределена на всю ширину спектра. Если же мы захотим получить излучение одной длины волны, то на ее долю придется мизерная мощность в сотые доли ватта. Еще поднять температуру? Нельзя. Несколько тысяч градусов — предел для техники. Любой материал при таком нагреве превратится в пар. Этот путь повышения яркости для нас закрыт.

А нельзя ли передать атому энергию каким-нибудь другим способом, не подвергая его столь жестокому испытанию огнем? Оказывается, можно. Атом способен не только испускать кванты, теряя энергию, но и поглощать их, возбуждаясь. Но атому «не нравится» быть в возбужденном состоянии. Энергию поглощенного кванта атом стремится тут же отдать, излучить. Поэтому просто осветив кусочек вещества лампой, даже очень сильной, мы ничего не добьемся. Нужно сделать так, чтобы его атомы сначала накопили энергию, а потом все вместе сразу ее отдали, выпустив кванты залпом. Поможет нам в этом явление, называемое вынужденным излучением. Атом может отдать энергию не только самопроизвольно, но и тогда, когда с ним столкнется посторонний квант, имеющий ту же длину волны, что и излучение атома. После столкновения получаются два кванта, совершенно неотличимые друг от друга. Оба они имеют одинаковую длину волны и движутся в одном направлении. Движение их согласованно, их максимумы и минимумы совпадают, усиливая друг друга. Несколько миллиардов столкновений, и возникает излучение, когерентное и монохроматичное (то есть одноцветное, от латинских слов «моно» — один и «хром» — цвет). Атомы, испускающие кванты таким образом, похожи уже не на толпу вопящих школьников, а на хорошо спевшийся хор, подчиненный воле невидимого дирижера. Не случайно физики такие системы называют музыкальным термином: «гармонические квантовые ансамбли».

Значит, если накопить достаточно большое количество возбужденных атомов, которые будут «жить» в этом состоянии достаточно долго, и если создать мощный поток квантов, летящих в одном направлении, получим систему, способную генерировать когерентный свет и называемую

ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР, ИЛИ ЛАЗЕР

Слово «лазер» составлено из первых букв английской фразы, означающей: «усиление света при помощи вынужденного излучения».

Сделаем лазер так.

Возьмем стержень или пластинку, сделанную из материала, от которого мы хотим добиться излучения. Материал должен быть прозрачным, чтобы свет пронизывал его насквозь. Самые распространенные материалы для стержней — искусственно выращенные кристаллы рубина или граната (или стекло, в которое добавлено небольшое количество редкого элемента неодима). Стержни обычно бывают диаметром от 6 до 20 миллиметров и длиной от 10 до 60 сантиметров. Сам лазер часто именуется по материалу стержня. Так, выражение «рубиновый лазер» совсем не означает, что весь прибор сделан из этого драгоценного камня.