Co dokáže světlo

V roce 1960 předvedl americký fyzik Theodore Maiman poprvé zařízení, které produkovalo mimořádně koncentrovaný svazek koherentního monochromatického světla. Nový objev dostal jméno laser a zpočátku nebylo ani odborníkům zcela jasné, co si s ním mají počít. Postupně se však objevovaly nové typy laserových zdrojů a jejich praktické aplikace se šířily jako lavina. Dnes proniklo laserové světlo téměř do všech oborů lidské činnosti.

Ukázalo se, že úzké svazky světelných paprsků jsou přímo ideální pro záznam dat na vhodné nosiče. Laserem snímané disky CD a DVD v neuvěřitelně krátké době vytlačily staré gramofonové desky i magnetické pásky. Po první vlně se brzy objevily nové generace laserového záznamu blue-ray a holografické ukládání dat do vrstev umělé hmoty. Kapacita zvukových disků a videozáznamů se podle reálných předpovědí již v příštích letech zvýší více než stokrát.

Jiným příkladem využití laserového paprsku jsou laserové tiskárny, v nichž se využívá působení úzkého svazku světla na povrch polovodiče. Světelný svazek rovněž přenáší informace v optických vláknech a umožňuje tak prudký rozvoj internetu a kabelové televize.

S pomocí laserového světla můžeme ohmatávat prostor kolem nás a měřit vzdálenosti s absolutní přesností. Laser pomáhá v zeměměřičství, ve stavebnictví i při obrábění přesných součástek.

Fotony a elektřina
Zvláštností světla je jeho podvojná podstata, která zaměstnávala celé generace fyziků. Na jedné straně jde o elektromagnetické záření, světelné vlny, které se pohybují prostorem, procházejí hmotou, jsou jí pohlcovány nebo se od ní v různých úhlech odrážejí. Na druhé straně je světlo tvořeno svazky fotonů, částic s nulovou klidovou hmotností a rychlostí 300 000 kilometrů za sekundu.

Fotony dopadající na povrch hmoty mohou za určitých podmínek uvolnit elektrony. Tak lze vyrábět pomocí světla elektřinu v solárních elektrárnách. Celý proces se však může obrátit a s pomocí elektrického proudu můžeme uvolňovat fotony v LED diodách. Ty by mohly v blízké budoucnosti vytěsnit klasické žárovky i kompaktní zářivky pracující na jiných principech. LED diody by mohly během několika let fungovat i jako reflektory automobilů nebo v lampách pouličního osvětlení.

Laserové dělo
Koncentrované svazky fotonů s vysokou energií mohou působit při dopadu destruktivně a lze je tak využít k přesnému řezání, obrábění nebo svařování. Obvykle se využívá laserových pulzů trvajících několika mikrosekund nebo nanosekund. Kratší doba je šetrnější. Materiál v okolí opracovávaného místa se tolik nezahřívá a nepoškozuje. Ještě kratší pulzy je třeba nasadit při opracování nekovových materiálů, například keramiky, textilií nebo umělé hmoty.

S neobvyklou aplikací laserového paprsku přišel před nedávnem německý specialista na laserové technologie Ulrich Petschke. Jeho zařízení je schopno ničit na dálku pozemní miny. Odhaduje se, že v různých místech světa dnes leží sto milionů min, které každoročně usmrtí 25 tisíc lidí. Vyhledávání a zneškodnění min je v současnosti velmi zdlouhavé a nebezpečné.
Petschkův tým chce využít technologii německého ústavu molekulární biologie. Nad nebezpečným místem se z letadla rozpráší jistý druh bakterie, která reaguje fluoreskováním na typický plyn vycházející z výbušné náplně min. Fluorescence se zintenzivní laserovým světlem, zjištěná místa se zanesou do mapy a poté se miny zneškodní laserovým paprskem. Zařízení funguje do vzdálenosti dvou set metrů.

Mnohem vyšší výkon než německý laser na likvidaci min má 192 laserových kanonů zaměřených v kalifornském městečku Livermore na malou kuličku naplněnou vodíkem. Nesmírně intenzivní laserový blesk má v tomto případě vyvolat jadernou fúzi, proces, který probíhá při uvolňování energie na Slunci. V budoucnu by tento postup mohl přivést lidstvo blíž k zvládnutí řízené termojaderné fúze jako levného a bezpečného zdroje energie.

Destruktivní vlastnosti laserového paprsku, ovšem ve velmi jemném dávkování a s přesným zacílením využívá lékařská chirurgie. Typickým příkladem za mnohé další jsou oční operace, kterým se jen v Evropě podrobí každoročně desetitisíce pacientů. Úprava rohovky a odstranění krátkozrakosti nebo dalekozrakosti je rutinní záležitostí trvající pouhých několik minut. Při operaci se využívá takzvaný femtolaser produkující mimořádně krátké optické pulzy.

Léčba světlem
Vliv světla na lidskou psychiku si nejlépe uvědomíme během tmavých zimních týdnů. V šeru produkuje tělo mnohem více melatoninu, který podporuje spánek a při jehož nadbytku se cítíme malátní a unavení. S příchodem jara a slunečního svitu se naopak zvyšuje produkce kortizolu a serotoninu, které burcují člověka k aktivitě, vzbuzují příjemnou náladu a zvyšují chuť na sex.

Na konci zimy, kdy útlum trvá již dlouho, se množí příznaky sezonních depresí. V tomto případě lze zkusit světelnou terapii, ale nestačí rozsvítit všechna světla v bytě. Lidské tělo nejlépe reaguje na sluneční světlo, které obsahuje víceméně rovnoměrně všechny části spektra od infračervené po ultrafialovou složku. Pokusy ukázaly, že světlo s vyšším podílem modré složky působí účinněji proti depresi a zvyšuje aktivitu. Tento poznatek se už využívá v řadě německých škol a kanceláří.

Ještě dál došel ve svých závěrech švédský psycholog Igor Knez, který tvrdí, že vnímání světla se u lidí liší podle věku a pohlaví. Starší lidé se cítí lépe v osvětlení s vyšším podílem chladného světla, mladí prý dávají přednost teplému světlu. Složení denního světla se mění v průběhu dne. Od ranního slunečního svitu s převahou teplejších červených složek přes polední namodralé světlo až k večerním červánkům. Z těchto poznatků vycházejí lampy s takzvaným dynamickým osvětlením. Jejich spektrum se může měnit v závislosti na denní době.    

Foto: Působení světla a barev na lidskou psychiku si mohou vyzkoušet návštěvníci barevných skulptur hamburského Luminaria.

Zdroj: 100+1