În activitatea Comitetului Nobel a fost o parte ciclică - Premiul în Fizică alternativă: fizica particulelor elementare sau cosmologie, fizica materiei condensate, optica. Prin urmare, atribuirea premiului din acest an la opticieni a fost un eveniment destul de previzibil.
Premiul Nobel recunoaște două realizări științifice care stau la baza tehnologiilor informaționale actuale; au determinat o mulțime de inovații practice ale vieții noastre de zi cu zi și au oferit instrumente fundamentale noi pentru cercetarea științifică.
Jumătate din premiu a fost acordat lui Charles K. Kao pentru cercetarea fundamentală a transmisiei de fibre pentru comunicațiile optice. A doua jumătate a premiului a fost împărtășită de Willard S. Boyle și George E. Smith pentru inventarea circuitului de conversie a imaginii semiconductoare - matricea CCD.
Principiul transmisiei luminii în fibră optică a fost demonstrată pentru prima dată în sfîrșitul secolului al 19-lea, dar dezvoltarea fibrelor optice moderne a început abia în anii 1950, după inventarea laserului, pentru care 1964 Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat Ch.Taunsu, N.Basovu și A. Prohorov. Optica acelor timpuri, cu toate acestea, nu diferă de înaltă calitate, iar lumina, care trece prin cablul optic de cel mult 20 de metri, a fost împrăștiată cu 99%.
In 1966, Charles K. Kao inginer din Marea Britanie a găsit cauza dispersiei rapide și a dat seama cum poate fi evitat: lumina împrăștiată de impuritățile metalice în sticlă. Sticla, fără impurități de fier, sa dovedit a fi un conductor de lumină mai scump, dar mult mai bun. Cu fibra din cea mai pură sticlă a devenit posibilă transmiterea semnalelor mai mult de 100 de kilometri. Prima fibră ultrapură a fost fabricată cu succes numai cu patru ani mai târziu, în 1970.
Dupa ce a experimentat cu diferite materiale și cu lungimi de undă diferite cu laser, Ch.Kao si colegii sai au descoperit ca cel mai potrivit material pentru fibrele este dioxid de siliciu - aceasta este materialul care este utilizat în domeniul electronicii moderne. Experimentele și cercetările au continuat în renumitele laboratoare Bell, unde a fost dezvoltat un proces tehnologic modern de producere a fibrelor necostisitoare.
Fibra constă dintr-un conductor de lumină central (miez) - o fibră de sticlă înconjurată de un alt strat de sticlă - cu o carcasă care are un indice de refracție mai mic decât miezul. Răspândind pe miez, razele de lumină nu depășesc limitele sale, fiind reflectate din stratul de acoperire al cochiliei. În fibrele optice, un fascicul de lumină este format, de obicei, dintr-un laser semiconductor sau cu diodă. În funcție de distribuția indicelui de refracție și de mărimea diametrului miezului, fibra optică este împărțită în mod unic și multimod.
Fibrele moderne s-au dovedit a fi chiar mai bune decât ar fi putut fi reprezentate în acei ani de C. Cao. Este capabil să efectueze lumină, împrăștiind nu mai mult de 5% pe kilometru de lungime. În 1988, a fost instalat primul cablu intercontinental cu fibră optică, cu o lungime de 6.000 km, care a conectat America cu Europa. Odată cu trecerea timpului și dezvoltarea producției în masă a fibrei optice a devenit mai ieftin, iar acum chiar și într-un apartament, unii furnizori de servicii de internet sunt dispuși să se întindă fibra, care este prevăzută în întreaga lume pentru mai mult de un miliard de kilometri.
Fibra poate fi, de asemenea, utilizată ca senzor pentru măsurarea tensiunii, temperaturii, presiunii și a altor parametri. Dimensiunile mici și absența virtuală a nevoii de energie electrică oferă senzorilor cu fibră optică un avantaj față de cele tradiționale electrice în anumite zone.
. În 1969 g Willard Boyle și George Smith a inventat prima tehnologie de succes transformarea imaginii optice în semnale electrice prin utilizarea senzor digitală originală - Charge Coupled Device (CCD). Acțiunea acestor dispozitive se bazează pe efectul fotoelectric, pentru descoperirea căruia A.Einstein a primit, de asemenea, în 1921, Premiul Nobel.
Unele materiale, în special siliciul, încep să emită electroni sub influența luminii. Acesta este principiul funcționării celor mai moderne celule solare. În esență, dezvoltat și U.Boylom Dzh.Smit cipurilor de siliciu - aceleași celule solare, dar numai o cantitate mică și divizată în celule mai mici (pixeli), fiecare dintre care stochează proprii electroni ejectat din lumina de siliciu. Și cu cât mai mulți electroni se acumulează într-una din celule, cu atât intensitatea luminozității fragmentului va fi în imaginea rezultată. Încărcarea electrică din rețeaua celulelor poate fi citită și transformată mai departe într-o imagine.
Dispozitivele cu cuplaj de încărcare și-au început viața ca dispozitive de memorie, în care s-ar putea plasa o încărcătură numai în registrul de intrare al dispozitivului. Cu toate acestea, capacitatea elementului de memorie al dispozitivului de a primi o încărcare datorită efectului fotoelectric a făcut ca această aplicație a dispozitivelor CCD să fie cea principală.
Prins de matricea camerei, fotonii sunt transformați în impulsuri electrice, iar cei în octeți de informație. Și după câteva secunde, fotografia, care a călătorit cu jumătate din planetă prin fibră, vine de la prietenul tău de pe alt continent la tine într-o cutie de e-mail. Acest miracol - meritul a trei fizicieni, cu aproape patruzeci de ani în urmă, a venit cu cum să oprească și să transmită lumina. În special, în timp ce scriem această notă, datele și Internetul au fost utilizate în mod substanțial.
Willard Sterling Boyle. sa născut în 1924 în Amherst, Canada. Cetățean canadian și american. Doctor în filosofie în fizică, Universitatea McGill, Canada, din 1950, șef al Departamentului de Laboratoare Bella, SUA. Este retras din 1979.
George Elwood Smith. sa născut în 1930 în Statele Unite. Cetățean american. Doctor în filosofie în fizică, Universitatea din Chicago din 1959, șef al Departamentului de Laboratoare Bell, SUA. Sa retras din 1986.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: