Píše se rok 1964 a do kin přichází film Goldfinger. Neohrožený agent 007 v něm čelí smrti pomocí futuristického nástroje jménem laser, který je v té době stále novinkou.

A tak vzbudí pozornost diváků nejenom James Bond, ale do paměti se jim vpálí také paprsek, který dokáže dost neuvěřitelné věci.

Laser není jen tajemná zbraň ze sci-fi filmů. Přicházíme s ním do styku prakticky každý den. Laserové paprsky se používají ve skenerech v obchodech, připojení k internetu i kamerách v autě.

Tuto technologii přitom předpověděl Albert Einstein (1879–1955) před více než sto lety. Ale co přesně laser je a jak funguje?

Tak trochu jiné světlo

Laser získal své jméno z anglického Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (tedy zesilování světla stimulovanou emisí záření), což napovídá, že produkovaný paprsek je zcela jiný než běžné světlo.

Laserové zařízení je možné si představit jako velmi silnou svítilnu. Uvnitř je médium, tedy například krystal, plyn nebo polovodič, do kterého je dodána energie.

Specifický proces způsobí, že atomy v médiu začnou vydávat světlo. Toto světlo je pak zesíleno a usměrněno do úzkého paprsku pomocí zrcadel uvnitř laseru. Přestože se běžnému světlu říká bílé, je složeno z celé škály barev od modré po červenou.

Každá z nich má jiné vlastnosti, jako je vlnová délka, takže se za určitých podmínek může bílé světlo rozložit na jednotlivé barevné složky. Ale u laseru je to jiné.

Jeho světlo má pouze jednu barvu (monochromatické světlo) a tedy i stejné vlastnosti, a tak zůstává v úzkém paprsku a dosáhne na delší vzdálenosti.

Jeden jako druhý

Jeho barva může být v různých částech spektra, jak viditelného (například jasně zelená nebo červená), tak i neviditelného (infračervená nebo ultrafialová). Můžeme použít jednoduché přirovnání:

běžné světlo je jako dav lidí, strkajících se při výstupu z metra, zatímco laserový paprsek je podobný vojenské jednotce, pochodující na přehlídce jako jeden muž. Existuje mnoho typů laserů, každý s unikátními vlastnostmi a vhodný pro jiné využití.

Mají sice své kořeny v teoriích Alberta Einsteina, ale trvá další čtyři desetiletí, než vědci tyto teoretické poznatky uvedou do praxe.

Před lasery existují v 50. letech 20. století masery, což je podobná technologie, která však produkuje mikrovlny a rádiové vlny. První funkční laserové zařízení je sestrojeno až v roce 1960 americkým fyzikem Theodorem Haroldem Maimanem (1927–2007).

Zdraví, komunikace i časoprostor

Laser má oproti maseru několik výhod. Díky tomu, že pracuje s kratšími vlnovými délkami, může přenášet více energie a lze ho tak použít v širším spektru aplikací. Vědci ho označují za jeden z nejdůležitějších technologických vynálezů 20. století.

Využití dnes nachází prakticky ve všech oblastech lidského života, od medicíny přes leptání skla nebo vojenské systémy až po optické kabely, umožňující připojení k internetu. Pomáhá i při opravdu velkých a důležitých projektech.

Například americké vědecké zařízení Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) používá lasery k velmi přesnému měření vzdáleností mezi zrcadly umístěnými ve dvou observatořích, nacházejících se od sebe tisíce kilometrů.

Tyto lasery detekují změny způsobené průchodem gravitačních vln, což umožňuje studium struktur časoprostoru.