O tym, że światło jest bardzo pożyteczne nie trzeba chyba nikogo przekonywać. Przykładowo bez światła słonecznego trudno sobie wyobrazić życie na Ziemi, a bez światła sztucznego czytać wieczorem książkę. Czy za pomocą światła można jednak przecinać różne materiały?

 
Skupiona wiązka światła (na przykład za pomocą soczewki) może spowodować na tyle mocne rozgrzanie powierzchni, na którą  pada, że w przypadku niektórych materiałów mogą się one w tym miejscu nadtopić lub zapalić. Słyszeliście zapewne o tym, że butelki szklane porzucone w lesie są często przyczyną pożaru w czasie suchej, słonecznej pogody.
 
Podobną zdolność wiązki światła niosącej dużą porcję energii można wykorzystać do precyzyjnego cięcia różnych materiałów. W praktyce stosuje się do tego celu tak zwane światło laserowe. Jest to szczególny rodzaj światła, które stanowi tylko jeden czysty kolor (zwykłe światło jest mieszaniną kolorów), a jego fale leżą w jednej linii w sposób doskonały (fale zwykłego światła posiadają szczyty i doły nie leżące w tej samej linii). Przez to wiązka światła laserowego poruszając się w ośrodku bez przeszkód nie zanika, gdy tymczasem wiązka zwykłego światła rozszerza się i zanika.
 
Laser został wynaleziony w roku 1960 przez amerykańskiego fizyka Theodora Harolda Maimana. Nazwę urządzenia utworzono z zestawienia pierwszych liter angielskich słów, oznaczających „wzmacnianie światła poprzez pobudzenie wydzielanego promieniowania”. W laserze następuje bowiem wzbudzanie atomów i wytwarzanie w nich fotonów w wyniku wtargnięcia obcego fotonu w przestrzeń atomu. W wyniku zderzenia takiego fotonu z atomem może być wybicie któregoś z jego elektronów na powłokę o wyższym poziomie energetycznym, prowadzące z kolei do wytworzenia nowego fotonu.
 
Aby wytworzyć wiązkę laserową do substancji zwanej ośrodkiem czynnym krótkimi impulsami przekazywana jest energia w postaci na przykład zwykłego światła. W najbardziej znanym laserze rubinowym ośrodkiem czynnym jest pręt z kryształu rubinu. Silna lampa powoduje, że malutkie cząstki w krysztale wibrują, wydzielając energię, która odbija się tam i z powrotem wewnątrz kryształu i od lustra na każdym końcu. W końcu promienie zaczynają wibrować ze sobą i uzyskują identyczną długość. Energia ta staje się tak potężna, że wybucha poprzez lustro na końcu kryształu, tworząc wiązkę laserową. 
  

  
Idea budowy lasera rubinowego (na podstawie: Z. Płochocki, "Co to jest światło?", Wyd. KiŁ, W-wa 1987).
   
 
Od czasu wynalezienia pierwszego lasera dokonano olbrzymiego postępu i zbudowano wiele rodzajów laserów, wykorzystujących bardzo różne ośrodki czynne. Mamy więc lasery emitujące promieniowanie o bardzo różnych długościach fal (od głębokiej podczerwieni, poprzez zakres widzialny do bliskiego nadfioletu, w tym też o płynnej regulacji długości fali), w sposób impulsowy i ciągły oraz o różnym natężeniu wiązki. Ośrodkiem czynnym lasera oprócz ciała stałego może być też gaz (na przykład dwutlenek węgla) – mamy wówczas do czynienia z laserem gazowym.
 
Wiązka światła laserowego znalazła wiele zastosowań, na przykład: do znakowania produktów i w poligrafii (naświetlarki laserowe), w technice biurowej (drukarki i kserokopiarki laserowe), w medycynie i kosmetyce (precyzyjne operacje i zabiegi), w telekomunikacji (nadajniki laserowe w transmisji światłowodowej, czytniki płyt CD, DVD i Blue-Ray), do uzyskania efektów wizualnych na dyskotekach, spektaklach lub koncertach czy do prowadzenia prezentacji (lasery dyskotekowe, projektory laserowe, wskaźniki laserowe). Lasery są również stosowane w miernictwie i budownictwie (dalmierze i inne mierniki laserowe, poziomnice laserowe, generatory linii), w technologii wojskowej (laserowe systemy rozpoznawania i naprowadzania, broń energetyczna), a także do produkcji półprzewodnikowych układów scalonych, spawania karoserii samochodowych, wiercenia otworów oraz cięcia i obróbki powierzchniowej metali i innych twardych materiałów (lasery przemysłowe).
 
Cięcie laserowe stanowi nowoczesną metodę obróbki, cechującą się podobnymi parametrami wymiarowymi jak klasyczna obróbka mechaniczna. Podstawowa różnica tkwi w stosowanym czynniku tnącym. 
W przypadku cięcia laserowego jest nim gorący promień lasera oraz gaz techniczny o dużej czystości.
W zależności od stosowanego urządzenia (przede wszystkim jego mocy) cięcie przeprowadza się na trzy sposoby: metodą spalania, stapiania lub sublimacji. Ponieważ lasery tnące emitują najczęściej światło w zakresie podczerwieni, promień laserowy jest niewidoczny, przez co operator musi zachować odpowiednie środki ostrożności i stosować okulary ochronne.
 
Różne lasery przemysłowe wykorzystywane do cięcia, frezowania lub grawerowania można podglądnąć w Pracach. Znajdziecie tam również lasery stosowane w medycynie i gabinetach kosmetycznych do precyzyjnych operacji i zabiegów.
 
Materiały źródłowe:
Oliver C., Parker S., Riley P: Nauka – 500 tajemnic dla odkrywców świata. Wyd. SAMP, Warszawa 2005.
Gaszyński L.: Z prądem i o prądzie. Młodzieżowa Agencja Wydawnicza, Warszawa 1981.
Płochocki Z.: Co to jest światło? Wyd. Komunikacji i Łączności, Warszawa 1987.
http://www.laser.az.pl
http://pl.wikipedia.org/wiki/Laser
 
Warto też zaglądnąć do tematu:
- Jak powstaje światło elektryczne?
- Co to jest światłowód?
- Jak zaobserwować dyfrakcję i rozszczepienie światła?
- Jak można nieźle zamieszać ...kolorami?
- Co można zobaczyć w krzywym zwierciadle?
- Czy można wpaść w dziurę ozonową?
- Jak działa szkło powiększające?