Laser Femtosecond

A laser femtosecondminangka piranti ngasilake "lampu pulsa ultrashort" sing ngetokake cahya mung kanggo wektu ultrashort kira-kira siji gigadetik. Fei minangka singkatan saka Femto, awalan saka Sistem Satuan Internasional, lan 1 femtosecond = 1×10^-15 detik. Sing diarani lampu pulsed mung ngetokake cahya mung sedhela. Wektu pancaran cahya saka lampu kilat kamera kira-kira 1 mikrodetik, mula cahya pulsa ultra-singkat saka femtodetik mung mancarake cahya kanggo kira-kira siji milyar wektu. Kaya sing wis dingerteni, kacepetan cahya yaiku 300.000 kilometer per detik (7 setengah bunderan ngubengi bumi sajrone 1 detik) kanthi kecepatan sing ora ana tandhingane, nanging ing 1 femtodetik, sanajan cahya mung maju 0,3 mikron.

Asring, kanthi fotografi lampu kilat kita bisa ngethok kahanan obyek sing obah. Kajaba iku, yen laser femtosecond kelip-kelip, sampeyan bisa ndeleng saben fragmen reaksi kimia sanajan kedadeyan kanthi cepet. Kanggo tujuan iki, laser femtosecond bisa digunakake kanggo nyinaoni misteri reaksi kimia.
Reaksi kimia umum ditindakake sawise ngliwati negara penengah kanthi energi dhuwur, sing diarani "negara aktif". Anane negara sing diaktifake sacara teoritis diprediksi dening ahli kimia Arrhenius wiwit taun 1889, nanging ora bisa diamati kanthi langsung amarga ana ing wektu sing cendhak banget. Nanging orane langsung dituduhake dening laser femtosecond ing pungkasan taun 1980-an, conto carane reaksi kimia bisa pinpointed karo laser femtosecond. Contone, molekul siklopentanone diurai dadi karbon monoksida lan 2 molekul etilena kanthi kahanan sing diaktifake.
Laser Femtosecond saiki uga digunakake ing macem-macem bidang kayata fisika, kimia, ilmu urip, obat, lan teknik, utamane ing babagan cahya lan elektronik. Iki amarga intensitas cahya bisa ngirimake akeh informasi saka sak panggonan menyang panggonan liyane kanthi meh ora mundhut, luwih nyepetake komunikasi optik. Ing bidang fisika nuklir, laser femtosecond nggawa pengaruh gedhe. Amarga cahya pulsed nduweni medan listrik sing kuwat banget, bisa nyepetake elektron nganti cedhak kacepetan cahya sajrone 1 femtodetik, saengga bisa digunakake minangka "akselerator" kanggo nyepetake elektron.

Aplikasi ing medicine
Kaya kasebut ing ndhuwur, ing donya femtosecond malah cahya beku supaya ora bisa lelungan adoh banget, nanging malah ing skala wektu iki, atom, molekul ing materi, lan elektron ing chip komputer isih obah ing sirkuit. Yen pulsa femtosecond bisa digunakake kanggo mungkasi kanthi cepet, sinau apa sing kedadeyan. Saliyane wektu sumunar kanggo mandheg, laser femtosecond bisa ngebor bolongan cilik ing logam kanthi diameter 200 nanometer (2/10.000 milimeter). Iki tegese cahya pulsed Ultra-singkat sing teken lan dikunci nang ing wektu cendhak entuk efek sange output Ultra-dhuwur, lan ora nimbulaké karusakan tambahan kanggo lingkungan. Salajengipun, cahya pulsed saka laser femtosecond bisa njupuk gambar stereoscopic banget nggoleki obyek. Pencitraan stereoskopik migunani banget kanggo diagnosa medis, saéngga mbukak lapangan riset anyar sing diarani tomografi interferensi optik. Iki minangka gambar stereoskopis jaringan urip lan sel urip sing dijupuk nganggo laser femtosecond. Contone, pulsa cahya sing cendhak banget ditujokake ing kulit, cahya pulsa sing dibayangke saka permukaan kulit, lan sebagian saka cahya pulsa disuntikake menyang kulit. Ing njero kulit dumadi saka pirang-pirang lapisan, lan cahya pulsa sing mlebu ing kulit bali maneh minangka cahya pulsed cilik, lan struktur internal kulit bisa dingerteni saka gema saka macem-macem cahya pulsed kasebut ing cahya sing dibayangke.
Kajaba iku, teknologi iki nduweni sarana gedhe ing ophthalmology, bisa njupuk gambar stereoskopik saka retina ing jero mripat. Iki ngidini dokter kanggo diagnosa apa ana masalah karo jaringan. Pemeriksaan jinis iki ora mung ing mripat. Yen laser dikirim menyang awak kanthi serat optik, sampeyan bisa mriksa kabeh jaringan saka macem-macem organ ing awak, lan bisa uga mriksa apa wis dadi kanker ing mangsa ngarep.

Ngleksanakake jam ultra-precise
Para ilmuwan percaya yen alaser femtosecondjam digawe nggunakake cahya katon, iku bakal bisa kanggo ngukur wektu luwih sabenere saka jam atom, lan bakal dadi jam paling akurat ing donya kanggo taun teka. Yen jam kasebut akurat, mula akurasi GPS (Global Positioning System) sing digunakake kanggo navigasi mobil uga saya apik banget.
Napa cahya sing katon bisa nggawe jam sing tepat? Kabeh jam lan jam ora bisa dipisahake saka gerakan pendulum lan gear, lan liwat osilasi pendulum kanthi frekuensi geter sing tepat, gear muter sawetara detik, lan jam sing akurat ora ana sing istiméwa. Mulane, kanggo nggawe jam sing luwih akurat, perlu nggunakake pendulum kanthi frekuensi geter sing luwih dhuwur. Jam kuarsa (jam sing osilasi karo kristal tinimbang pendulum) luwih akurat tinimbang jam pendulum amarga resonator kuarsa oscillates kaping per detik.
Jam atom cesium, sing saiki dadi standar wektu, osilasi kanthi frekuensi kira-kira 9,2 gigahertz (awalan unit internasional giga, 1 giga = 10^9). Jam atom nggunakake frekuensi osilasi alami saka atom cesium kanggo ngganti pendulum karo gelombang mikro kanthi frekuensi osilasi sing padha, lan akurasi mung 1 detik ing puluhan yuta taun. Ing kontras, cahya katon duwe frekuensi osilasi 100.000 nganti 1.000.000 kaping luwih dhuwur tinimbang gelombang mikro, yaiku nggunakake energi cahya sing katon kanggo nggawe jam presisi sing jutaan kaping luwih akurat tinimbang jam atom. Jam paling akurat ing donya nggunakake cahya katon saiki wis kasil dibangun ing laboratorium.
Kanthi bantuan jam sing tepat iki, teori relativitas Einstein bisa diverifikasi. Kita sijine siji jam sing tepat iki ing laboratorium lan liyane ing kantor ngisor, considering apa bisa kelakon, sawise jam utawa loro, asil iki minangka mbadek dening teori relativitas Einstein, amarga loro Ana beda "medan gravitasi. "Ing antarane jubin, jam loro kasebut ora nuduhake wektu sing padha, lan jam ing ngisor luwih alon tinimbang jam ing ndhuwur. Kanthi jam sing luwih akurat, bisa uga wektu ing bangkekan lan tungkak bakal beda dina iku. Kita mung bisa nemu sihir relativitas kanthi bantuan jam sing akurat.

Teknologi slowing kacepetan cahya
Ing taun 1999, Profesor Rainer Howe saka Universitas Hubbard ing Amerika Serikat kasil nyepetake cahya nganti 17 meter per detik, kacepetan sing bisa dicekel mobil, lan banjur kasil mudhun nganti tingkat sing bisa dicekel sanajan sepeda. Eksperimen iki kalebu riset paling canggih babagan fisika, lan artikel iki mung ngenalake rong kunci kanggo sukses eksperimen kasebut. Salah sijine yaiku mbangun "awan" atom natrium ing suhu sing sithik banget cedhak karo nol absolut (-273,15 ° C), negara gas khusus sing diarani kondensat Bose-Einstein. Sing liyane yaiku laser sing modulates frekuensi geter (laser kanggo kontrol) lan irradiates maya atom sodium karo, lan minangka asil, iku luar biasa kelakon.
Para ilmuwan pisanan nggunakake laser kontrol kanggo ngompres cahya pulsed ing méga atom, lan kacepetan banget kalem mudhun. Ing wektu iki, laser kontrol dipateni, cahya pulsed ilang, lan informasi sing digawa ing cahya pulsed disimpen ing méga atom. . Banjur disinari karo laser kontrol, lampu pulsed dibalekake, lan metu saka awan atom. Dadi pulsa sing dikompres sing asline ditarik maneh lan kacepetan dibalekake. Kabeh proses nglebokake informasi cahya pulsed menyang awan atom padha karo maca, nyimpen, lan ngreset ing komputer, mula teknologi iki migunani kanggo realisasi komputer kuantum.

Donya saka "femtosecond" dadi "attosecond"
Femtodetikiku ngluwihi bayangan kita. Saiki kita bali menyang jagad attodetik, sing luwih cendhek tinimbang femtodetik. A minangka singkatan saka awalan SI atto. 1 attodetik = 1 × 10^-18 detik = sepersewu femtodetik. Pulsa attosecond ora bisa digawe nganggo cahya sing katon amarga dawa gelombang cahya sing luwih cendhek kudu digunakake kanggo nyepetake pulsa. Contone, ing kasus nggawe pulsa nganggo cahya abang sing katon, ora mungkin nggawe pulsa luwih cendhek tinimbang dawane gelombang kasebut. Cahya sing katon nduweni watesan watara 2 femtodetik, sing pulsa attosecond nggunakake sinar-x utawa sinar gamma sing luwih cendhek. Apa sing bakal ditemokake ing mangsa ngarep nggunakake pulsa sinar-X attosecond ora jelas. Contone, panggunaan kelip-kelip attosecond kanggo nggambarake biomolekul ngidini kita bisa mirsani aktivitase ing skala wektu sing cendhak banget, lan bisa uga nemtokake struktur biomolekul.