28. Základy kvantové fyziky Kvantová fyzika vysv tluje fyzikální principy mikrosv ta. •
Megasv t – sv t planet a hv zd
•
Makrosv t – sv t v našem m ítku, pozorovatelný našimi smysly bez jakéhokoli zprost edkování
•
Mikrosv t – sv t molekul, atom a elementárních ástic (elektron , proton , neutron , foton {a dalších, nap . neutrina, kvarky; anti ástice – ástice se stejnými vlastnostmi, ale opa ným nábojem, jinými kvantovými ísly a n kolika dalšími veli inami}). V mikrosv t nelze uvažovat s absolutní p esností; nelze prohlásit: za t chto okolností se to a to ur it stane. V mikrosv t platí – za t chto okolností se to a to stane s ur itou pravd podobností. Mikrosv tem se zabývá molekulová fyzika, fyzika obalu a jádra atomu a kvantová fyzika. P i ur ování poloh a hodnot v mikrosv t se musí používat matematický aparát statistiky a pravd podobnosti, uvažovat náhodný jev.
Základní poznatky kvantové fyziky vznikly na za átku 20. století. N mecký fyzik Max Planck tehdy provád l experimentální m ení k ivek zá ení t les a dosp l k záv ru, že se jeho m ení mohou dostat do souladu s teorií pouze tehdy, když bude energie zá ení kvantována. Na základ Planckových pozorování a teoretických odvození vystoupil Albert Einstein s hypotézou, podle které se p i emisi nebo absorpci sv tla atomem energie nep edává spojit , nýbrž diskrétn po malých kvantech energie. Pro tato kvanta americký fyzikální chemik Lewis zavedl roku 1926 název fotony. Fotony lze považovat za ástice s nulovou klidovou hmotností pohybující se ve vakuu rychlostí sv tla. Energie fotonu je úm rná frekvenci a konstantou úm rnosti je základní konstanta kvantové fyziky, tzv. Planckova konstanta h = 6,626 ⋅ 10–34 J: E=h⋅f Krom Planckovy konstanty se (dokonce ast ji) používá tzv. redukovaná Planckova h =1,054.10-34 J.s. konstanta = 2π
Fotoelektrický jev
Kvantové vlastnosti zá ení se výrazn projevují p i fotoelektrickém jevu, který pozorujeme u kov (vn jší fotoelektrický jev) a polovodi (vnit ní fotoelektrický jev). Fotoelektrický jev byl pozorován již v 19. století, ale až na za átku 20. století byl vysv tlen Albertem Einsteinem. P i vn jším fotoelektrickém jevu se p sobením zá ení uvol ují ze záporn nabitého kovu elektrony, které unikají z povrchu t lesa. Zinková desti ka (katoda) je p ipojena p es galvanometr k zápornému pólu zdroje. Po ozá ení krátkovlnným zdrojem Z se z katody uvol ují elektrony, které jsou p itahovány k anod (p itažlivý ú inek anody je podporován ú inkem m ížky mezi katodou a anodou) a dochází k uzav ení elektrického obvodu – galvanometrem prochází malý proud (fotoproud). Experimentáln byly zjišt ny zákonitosti vn jšího fotoelektrického jevu: 1. Pro každý kov existuje mezní frekvence sv tla fm, p i níž dochází k fotoemisi. Je-li f < fm, k fotoelektrickému jevu nedochází.
2. Elektrický proud (po et emitovaných elektron ) je p ímo úm rný intenzit dopadajícího zá ení. 3. Rychlost emitovaných elektron (tedy i jejich kinetická energie) je p ímo úm rná frekvenci dopadajícího zá ení, závisí na materiálu katody, ale nezávisí na intenzit dopadajícího zá ení. Klasická fyzika nedokázala uspokojiv vysv tlit závislost vzniku jevu na frekvenci a nezávislost energie elektron na intenzit dopadajícího zá ení. Vysv tlení podal v roce 1905 A. Einstein (s využitím Planckovy kvantové teorie) a za teorii fotoelektrického jevu získal v roce 1921 Nobelovu cenu. Einstein p edpokládal, že elektromagnetická vlna o frekvenci f a vlnové délce λ je soubor ástic, sv telných kvant o ur ité energii a hybnosti. Pro tato kvanta platí: E = h ⋅f; p = m⋅c =
E h ⋅f h = = c c λ
P i fotoelektrickém jevu každé kvantum zá ení p edá svou energii pouze jednomu elektronu, který ji využije k uvoln ní z kovu (výstupní práce Wv) a na zvýšení své kinetické energie. Einsteinova rovnice fotoelektrického jevu pak má tvar: h ⋅ f = Wv + 12 ⋅ m e ⋅ v 2 = Wv + E k Je-li f < fm, nemá kvantum zá ení dostate nou energii na uvoln ní elektronu z kovu. Je-li f fm, elektrony se ihned uvol ují a jejich po et (velikost fotoproudu) závisí na po tu dopadajících kvant, tj. na intenzit zá ení.
N které kovy vykazují malou výstupní práci, nebo elektrony v jejich atomech jsou slab vázány (nap . u cesia fotoefekt nastává ve viditelné oblasti … λm = 642 nm), jiné kovy mají výstupní práci v tší (nap u zinku dochází k fotoefektu v ultrafialové oblasti). Fotoelektrický jev má široké využití v technice i v našem denním život . Je základem snímacích prvk v televizních kamerách a digitálních fotoaparátech, v kopírkách a faxech. Slouží k automatickému nastavení expozice v moderních fotoaparátech, fotodiody reagují na sv tlo nebo infra ervené zá ení v bezpe nostních systémech i v dálkovém ovládání televizor , uplat uje se p i tení árového kódu na zboží. Polovodi ové fotovoltaické lánky p em ují slune ní energii na elektrickou atd. Fotorezistor – pokud není osv tlen, má velký odpor, který se po osv tlení snižuje a obvodem s fotorezistorem prochází proud úm rný intenzit dopadajícího zá ení. Fotodioda – po osv tlení snižuje sv j odpor v záv rném sm ru (odporové zapojení) nebo na elektrodách diody vzniká nap tí a fotodioda se stává zdrojem stejnosm rného nap tí (hradlové zapojení). Compton v jev - jev, dokazující, že elektromagnetické zá ení lze považovat za tok energetických kvant, foton , které v sob spojují vlnové i ásticové vlastnosti. Provedl jej poporvé v roce 1922 Arthur Compton jako soubor pokus s rozptylem rentgenového zá ení na elektronech (rentgenové zá ení nechal dopadat na uhlíkovou desti ku). V rozptýleném zá ení nalezl Compton nejen zá ení s p vodní frekvencí, ale i zá ení s frekvencí nižší (f′), což odporovalo p edpokladu klasické fyziky, že frekvence ani vlnová délka se p i rozptylu nem ní. Pokládáme-li však foton za ástici, lze rozptyl fotonu pokládat za pružnou srážku dvou ástic a ze zákona zachování energie plyne: h ⋅ f = h ⋅ f′ + Ee‘,
z ehož vyplývá, že f′ < f, λ′ > λ . Spolu s fotoelektrickým jevem vy ešil Compton v jev fyzikální spor, který se vlekl od 17. století. Newton považoval sv tlo za proud ástic (teorie ásticová, korpuskulární), Hyugens za vln ní sv telného éteru (teorie vlnová, ungulární). Vzhledem k Newtonov popularit a autorit v tšina fyzik n kolik desítek let v ila spíše ásticové teorii. Pozd ji dostala p ednost teorie o vlnovém charakteru sv tla. D vodem byla skute nost, že odraz a lom lze vysv tlit pomocí obou teorií, ale interference, ohyb nebo polarizace jen vlnovou teorií. Zlom nastal až po vysv tlení fotoel. jevu a objevu Comptonova jevu. Tento pokus potvrdil, že korpuskulárn vlnový dualismus. fotony se mohou chovat jako ástice i jako vln ní Vlnové vlastnosti ástic Fyzikové se jen z ídkakdy mýlili, když p edpokládali symetrii v p írod . Francouzský fyzik de Broglie se v roce 1924 rovn ž dovolával symetrie. Jestliže je sv tlo vln ní, ale energii a hybnost p edává hmot v kvantech, mohly by mít naopak klasické pohybující se mikro ástice (elektrony, protony, atomy i molekuly) vlnové vlastnosti. De Broglie vyslovil domn nku, že s každou ásticí o hybnosti p je spjato vln ní, které se ozna uje jako de Broglieovy vlny (hmotnostní vlny) o vlnové délce h h λ= = p m⋅v m je hmotnost ástice (klidová, nebo pro rychlosti v c relativistická), v rychlost pohybující se ástice, h Planckova konstanta. De Broglieovy vlny byly dokázány p i ohybu rychle letících elektron na kovových krystalech už v roce 1927 (Davisson v-Germer v pokus), kdy byl poprvé pozorován interferen ní obraz podobn jako p i difrakci rentgenového zá ení. Elektrony jsou urychlovány nap tím U a získávají kinetickou energii a rychlost:
E k = 12 ⋅ m e ⋅ v 2 = e ⋅ U Vlnová délka de Broglieovy vlny je
v=
2⋅e⋅U me
h h = me ⋅ v 2 ⋅ e ⋅ me ⋅ U Teoreticky vypo ítaná vlnová délka souhlasila s výsledkem experimentu. V dalších pokusech byla pozorována difrakce neutron i celých atom . Stejn jako v p ípad elektromagnetických vln, nelze vlnové a ásticové vlastnosti pohybujících se ástic nikdy pozorovat sou asn . Pohyb ástic v mikrosv t má náhodný, pravd podobnostní charakter. Jestliže nap . zvukové vlny jsou popsány rovnicemi newtonovské mechaniky a sv telné vlny Maxwellovými rovnicemi, lze de Broglieovy vlny popsat složitými Schrödingerovými rovnicemi, jejichž ešením je vlnová funkce ψ (x, y, z, t). Druhá mocnina této funkce |ψ|2 umož uje ur it pravd podobnost výskytu ástice v daném okamžiku na daném míst . λ=
Heisenberg v princip neur itosti -princip formulovaný již v roce 1927 Wernerem Heisenbergem. Konstatuje, že ani nejlepšími m icími za ízeními, které nám m že poskytnout moderní technika, nem žeme s neomezenou p esností stanovit sou asn polohu a hybnost sledované ástice. Platí následující meze známé pod názvem Heisenberg v princip neur itosti: x. px y. py z. pz Tedy: sou in neur itosti polohy a neur itosti hybnosti nikdy nem že být menší než .
Pozn.1: Vlnové chování ástic má významné technické využití. Na jeho základ byly nap .zkonstruovány elektronové a iontové mikroskopy, v nichž místo sv telných paprsk vystupují svazky ástic (elektron , iont ) a jejichž rozlišovací schopnost je ur ena délkou de Broglieovy vlny. Pozn.2: Kvantová mechanika se zabývá mechanickým pohybem ástic v mikrosv t . Na rozdíl od klasické mechaniky musí ovšem brát v úvahu vlnový a pravd podobnostní charakter pohybu ástic. P esto však mezi ob ma existuje souvislost a pokud budeme p echázet od ástic k makroskopickým t les m, budou se vlnové délky de Broglieových vln jevit nekone n malé a zákony kvantové mechaniky p ejdou v zákony mechaniky klasické (podobn jako vztahy a zákony relativistické fyziky p echázejí v zákony klasické fyziky, jsouli rychlosti ástic a t les mnohem menší než je rychlost sv tla ve vakuu).
Atomová fyzika
Atomová fyzika se zabývá vlastnostmi a pohybem elektron v elektronovém obalu atomu (jádro p itom z stává nem nné). Energie zkoumané z hlediska atomové fyziky jsou proto pom rn malé, ádov n kolik elektronvolt na ástici. Naproti tomu jaderná fyzika zkoumá pohyb uvnit atomových jader a jejich p em ny. P itom se m že uvol ovat energie ádov milion elektronvolt na ástici, a té se využívá nap . v jaderných elektrárnách.
Modely atomu
Myšlenku, že se všechna t lesa skládají z ástic (atom ), vyslovili již v 5. století p . n. l. e tí filosofové Démokritos z Abdéru, Leukippos z Milétu a Epikúros ze Sámu. Byla to ovšem pouze geniální domn nka, kterou neum li dokázat. Vývoj názor na stavbu atomu 1. Pudinkový model (1897): Joseph John Thomson – atom je spojit napln n kladnou hmotou, v ní jsou záporné elektrony (Thomson na p elomu 19. a 20. století vyslovil na základ Edisonových a vlastních experiment hypotézu o existenci elektronu a jeho záporném náboji, kterou v roce 1910 potvrdil experimentáln Robert Andrews Millikan). 2. Planetární model (1911): Ernest Rutherford – výsledky jeho známého pokusu s rozptylem zá ení na tenké kovové fólii vedly Rutherforda k p edstav , že v jád e je tém veškerá hmotnost atomu, elektrony obíhají kolem jádra jako planety. Jádro d ≈ 10 −15 m , atom d ≈ 10 −10 m . Rutherford navíc vyslovil p edpoklad, že krom kladných ástic (proton ) existují v jád e atomu i elektricky neutrální ástice. To v roce 1932 potvrdil objevem neutron James Chadwick – za sv j objev dostal v roce 1935 Nobelovu cenu. Ukázalo se ovšem, že Rutherford v model atomu byl v rozporu se zákony klasické fyziky, podle nichž pohybující se elektron vysílá elektromagnetické zá ení na úkor své kinetické energie, p ibližoval by se k jádru, nakonec by s ním splynul a atom by zanikl. 3. Bohr v model (1913): Tento zásadní nedostatek se pokusil odstranit dánský fyzik Niels Bohr formulací svých dvou postulát : 1. Elektron se m že pohybovat kolem jádra jen po ur itých dráhách – orbitech - a p itom nevyza uje energii. Pro p edpokládanou kruhovou dráhu elektronu vypo ítal ob žnou rychlost elektronu: h n⋅h 2πr = nλ = n v= , (h – Planckova konstanta, n – kvantové íslo) me v 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ me a s použitím Coulombova zákona ur il polom r kruhové dráhy elektronu: ε ⋅ h2 1 e2 v2 Fe = Fd ⋅ 2 = me , po dosazení: r = 0 ⋅ n2 . 4πε 0 r r me ⋅ π ⋅ e 2
2. Elektron vyza uje nebo p ijímá energii pouze p i p echodu z jednoho stacionárního stavu do druhého, energeticky odlišného (p i p eskoku z jedné energetické hladiny na druhou): E = E1 – E2 = h.f. Energie atomu je tedy kvantována a Bohr v model byl první kvantový model atomu.Niels Bohr svým modelem atomu u inil geniální, i když neúplný krok ke kvantové teorii. Bohrovy p edstavy o stavb atomu a kvantování jeho energie potvrdil experimentáln a) Franck v – Hertz v pokus (1912 – 1914) b) navíc se tato p edstava spojila dodate n s pokusy provád nými v r. 1885 profesorem Balmerem ( profesor dív ího gymnázia v Basileji), které souvisely se zkoumáním spektra vodíku. 4. Slupkový model (1919): Arnold Sommerfeld – zavedl pro každý elektron v atomu celkem 4 kvantová ísla: 1) : n∈ {1,2,... } – kvantuje energii atomu a souvisí s velikostí orbitalu. 2) .: l∈ {0,1,2,...n − 1 } – také kvantuje energii a ur uje tvar orbitalu. Ve spektrometrii je ozna ováno písmenem (s, p, d, f, g,…). .: m∈ {− l ,−l + 1,...0,...l − 1, l } – ur uje orientaci orbitalu 3) v prostoru, po et hodnot udává po et p íslušných orbital . .: s = ± 12 – charakterizuje magnetický moment elektronu. 4)
Pauliho vylu ovací princip V atomu nemohou být dva elektrony, jejichž všechna ty i kvantová ísla by byla stejná. Pozn.: Dnes víme, že se Pauliho princip vztahuje na fermiony – ástice, k nimž pat í nap . elektron, proton i neutron. Existují však ástice, pro n ž Pauliho princip neplatí – bosony (nap . foton) Periodická soustava Stavy s hlavním kvantovým íslem 1..5 ozna ujeme jako slupky K, L, M, N, O. V každé slupce rozlišujeme podslupky s, p, d, f, g. Slupky s nižšími kvantovými ísly nazýváme vnit ní, poslední (vn jší) slupka je valen ní – rozhoduje o chemických vlastnostech prvku. Slupka K L
n 1 2
M
3
N
4
l 0 0 1 0 1 2 0 1 2 3
m 0 0 -1,0,1 0 -1,0,1 -2,-1,0,1,2 0 -1,0,1 -2,-1,0,1,2 -3,-2,-1,0,1,2,3
druh orbitalu 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f
po et orbital 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7
po et elektron ve slupce 2 8 18
32
5. Kvantov mechanický model (1925): ErwinSchrödinger, Paul Dirac – atomy se mohou nacházet pouze v ur itých stacionárních stavech. Stacionární stavy jsou popsány vlnovou 2 funkcí ψ ( x, y, z, t ) a hustotou pravd podobnosti ψ , která ur uje s jakou pravd podobností bude v daném okamžiku elektron na daném míst . Úvahy o stavb atomu se opíraly o geniální analogii se stojatým vln ním na strun – výskyt elektronu je
nejpravd podobn jší v míst , které na strun odpovídá kmitn . Naopak v míst , které odpovídá uzlu na strun , je výskyt elektronu nejmén pravd podobný. ! Orbital je oblast v prostoru, kde je nejv tší pravd podobnost výskytu elektronu. (empirické pravidlo, z n hož existují výjimky): Nejd íve se zapl ují orbitaly s nejnižší energií.
Pravidlo n+l Elektrony zapl ují nejd íve ten orbital, jehož sou et n+l je nejnižší. Mají-li dva orbitaly stejný sou et n+l, je rozhodující nižší hodnota n. 3p (3+1=4), 3d (3+2=5), 4s (4+0=4), 4p (4+1=5) 3p, 4s, 3d, 4p Výstavbový trojúhelník: 4f 5f 3d 4d 5d 2p 3p 4p 5p 1s 2s 3s 4s 5s
6f 6d 6p 6s
7f 7d 7p 7s
1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p, 6f, 7d, 7f s orbitaly:
p orbitaly:
d orbitaly:
f orbitaly:
Druhy spekter K poznání stavby elektronového obalu atomu velmi napomáhá spektroskopie. P í inou vzhledu spektra jsou p echody elektron mezi r znými energetickými hladinami v atomovém obalu. Druhy spekter podle vzhledu: 1) árové: atomy zá ících plyn a par prvk – charakteristické pro daný prvek tak jako otisk prstu pro každého lov ka. Podle spektra lze každý prvek jednozna n identifikovat (spektrální analýza). Pásové: páry slou enin – je tvo eno barevnými pásy velkého množství spektrálních ar ležících v t sné blízkosti, tyto skupiny jsou pak od sebe odd leny tmavými pásy. Spojité: žhnoucí látky pevné nebo kapalné – nap . Slunce (ale i jiná zah átá t lesa) vysílá elmg. zá ení všech vlnových délek a má spojité spektrum Druhy spekter podle zp sobu vzniku: 2) Emisní: emitto = vysílám Absorp ní: absorbeo = pohlcuji – látka pohlcuje stejné frekvence jako sama vyza uje. Nap . spojité zá ení, které vzniká uvnit Slunce (hv zdy), prochází jeho chromosférou a atmosférou Zem a v nich je zá ení ur itých vlnových délek pohlcováno. Na pozadí spojitého spektra Slunce (hv zdy) se pak objevuje soustava tmavých absorp ních ar (Fraunhoferovy áry). Podle nich je možno ur ovat chemické složení slune ní nebo hv zdné atmosféry. Tímto zp sobem byl nap . objeven prvek helium d íve na Slunci než na Zemi. Pozn.: Jako jedno z prvních bylo zkoumáno spektrum vodíku: áry vodíkového spektra se adily do sérií, jejichž frekvence bylo možno vyjád it vzorcem 1 1 f = R.( 2 − 2 ), kde n m, n,m = 1, 2, 3,… a R = 3,290.1015 Hz je Rydbergova frekvence. m n Uvedené spektrální zákonitosti lze vysv tlit jen tak, že atom vodíku se m že nacházet pouze na ur itých energetických hladinách, a p i p echodech z vyšší hladiny na nižší vyza uje
elektromagnetické zá ení. Navíc lze vzorec upravit f.h = R.h.( energetické hladiny vodíku plyne : En = -
h.R . n2
1 1 − 2 ), odkud pro 2 m n
Lasery
Slovo „laser“ je zkratka pro „light amplification by the stimulated emission of radiation“ (zesilování sv tla stimulovanou emisí zá ení). Einstein tento pojem zavedl již v roce 1917, ale první laser byl uveden do provozu až v roce 1960. P edpokládejme, že se izolovaný atom m že nacházet bu ve stavu s nejnižší energií E0 (jeho základní stav), nebo ve stavu s vyšší energií Ex. Existují 3 zp soby, jak se atom m že dostat z jednoho z t chto stav do druhého: p ed interakcí 1. h.f
proces Ex E0
2.
3.
Ex
žádné
E0
h.f
Ex E0
zá ení
hmota
po interakci Ex
absorpce energie
E0
Ex
spontánní emise
E0
Ex
stimulovaná emise
žádné
h.f
h.f
E0 hmota
h.f
zá ení 1. Absorpce: atom v nižším energetickém stavu pohltí foton odpovídající frekvence a p ejde do vyššího energetického stavu. 2. Spontánní emise: samovolný p echod z vyššího (excitovaného) do nižšího energetického stavu s vyzá ením fotonu. Probíhá v nahodilém okamžiku, vzniklé zá ení je nekoherentní. 3. Stimulovaná emise: foton dopadá na atom ve vyšším energetickém stavu a p im je ho k p echodu do nižšího energetického stavu za vyzá ení fotonu, p vodní foton se p itom nepohltí, oba fotony letí stejným sm rem a jsou synchronizovány (stejná f i ϕ). Zá ení se zesiluje a m že se lavinovit ší it. Stimulovaná emise a absorpce: jsou vlastn procesy opa né a oba stejn pravd podobné. Jeli více atom na vyšší energetické hladin , p evládá emise, v opa ném p ípad absorpce. T leso v termodynamické rovnováze má vždy více atom na nižších energetických hladinách. Dodáním energie (zah átím, osv tlením, elektrickým proudem, chemickou reakcí,…) tak, aby p evážil po et atom na vyšší hladin (popula ní inverze), vzniká aktivní prost edí (p i pr chodu sv tla látkou se intenzita sv tla zvýší). Excitované hladiny, na nichž m že atom setrvávat pom rn dlouhou dobu (10–8s a déle, dokonce až 10-3s), se nazývají metastabilní hladiny.
a) Nahromadí-li se atomy na takové hladin a pak postupn , nahodile spontánn vyza ují, pozorujeme jev zvaný luminiscence. Jde o známé „studené sv tlo“ (sv tlušky, zá ivky, televizní obrazovky, …). b) P ekro í-li energie dodávaná t lesu ur itou prahovou mez a vytvo íme-li zp tnou vazbu (nap . umíst ním t lesa mezi 2 rovnob žná zrcadla, kde se m že sv telný paprsek mnohonásobn odrážet, vyvolávat další p echody z metastabilní hladiny a sílit), pak dojde ke spušt ní mechanizmu stimulované emise a vznikne laser. Paprsek laseru je úzce sm rován (nebo paprsky odchylující se od optické osy po n kolika odrazech systém bez zesílení opustí), je vysoce monofrekven ní (všechny fotony kmitají se stejnou fází), je vysoce koherentní a nese s sebou zna nou energii. F m ⋅ ∆v ∆p ∆E J = = = = , kde J je hustota zá ivého toku. Sv telný tlak: p = ∆S ∆S ⋅ ∆t ∆S ⋅ ∆t c ⋅ ∆S ⋅ ∆t c Tento sv telný tlak je u b žných sv telných zdroj prakticky nepozorovatelný. U b žných laser však dosahuje hodnot jednotek MPa, u výkonných laser dokonce jednotek Gpa (t chto hodnot se dosahuje i díky tomu, že laserové sv tlo lze ost e zfokusovat). Pozn. Nejmenší lasery, používané k p enosu hlasu a dat optickými vlákny, mají jako aktivní prvek krystal polovodi e rozm ru špendlíkové hlavi ky a generují sv tlo výkonu kolem 200 mW. Nejv tší lasery, používané p i výzkumu jaderné fúze, v astronomii a ve vojenských aplikacích, zapl ují velké budovy. Nejv tší z nich na p elomu tisíciletí mohl generovat krátký pulz laserového sv tla o výkonu 1014 W (tj. o dva ády víc, než je nap . celková kapacita výroby elekt iny v USA).
Využití laseru: v medicín (r zné druhy operací), k p enosu informací, p i tení árových kód ,, p i výrob a tení kompaktních disk , k vym ování, pro st íhání látek v od vním pr myslu (vrstva n kolika stovet látek sou asn ), p i sva ování karoserií aut, k prostorovému zobrazení (holografie).
Maser – využití mikrovln. Typy laser (existuje velké množství druh laser lišících se p edevším charakterem aktivního prost edí a zp sobem, jakým je jim dodávána ( erpána) energie): 1) opticky erpané lasery – energie je dodávána v podob nekoherentního sv tla výbojky a) rubínový laser – t íhladinový princip: pohlcení sv tla E3 výbojky E1 → E3 , E3 → E 2 je nezá ivý, E 2 → E1 - laserové EE21 zá ení b) neodymový laser – ty hladinový princip: pohlcení sv tla E3 výbojky E1 → E3 , E3 → E 2 je nezá ivý, E 2 → E1 - laserové EE2 1 E0 zá ení, E1 → E 0 je nezá ivý 2) plynové lasery – energii získávají p i srážkách atom v elektrickém výboji (helioneonový laser) 3) polovodi ové lasery – energie je dodávána ve form elektrické energie. Využití u velkoplošných obrazovek, sníma CD, laserové tiskárny. 4) chemické lasery – energie je erpána z chemických reakcí.
