Исследование: делают ли лазеры «пиу-пиу»?

В научной фантастике и всяких боевиках про не очень светлое будущее в качестве оружия зачастую используют лазеры, и для их озвучки создатели фильмов применяют звук вроде «пиу-пиу». Но вот загадка: лазерная указка, которой можно эффективно гонять кота, такого звука не издает.

Суть в том, что сами лазеры вообще не производят звука. Чтобы в этом разобраться, стоит для начала вспомнить, что такое лазер. Материя состоит из множества атомов, вокруг которых собрались электроны. Электроны могут находиться только в конкретных местах относительно атомов, и места эти зовутся энергетическими уровнями. Если подбодрить электрон и дать ему энергии, он перепрыгнет на уровень выше. Через какое-то время он может успокоиться и вернуться обратно, на уровень ниже, и из-за этого атому придется выпустить частичку света — фотон.

Но можно не ждать, пока электрон сам наиграется на высоком энергетическом уровне, а устроить запланированную эмиссию фотонов, возбудив электроны другими фотонами. Так и появляются лазеры — тонкие, сфокусированные лучи фотонов с синхронизированными магнитными полями. Лазеры производят свет, а вот звуку тут взяться неоткуда.

В современных лазерах к кристаллу, расположенному между двумя зеркалами (одно — с отверстием), обычно подсоединен электрический источник. Свет прыгает туда-сюда между зеркалами и стимулирует эмиссию фотонов в кристалле, которые сбегают через отверстие в одном из зеркал. Дополнительно в системе используются линзы, разные источники питания и другие кристаллы — они позволяют изменить форму луча, его длительность и мощность импульса.

Но, опять же, свет звука не производит. Звук — это вибрации воздуха. Зато шуметь могут установки, создающие лазерные лучи определенного типа. Например, в них цыкают высоковольтные блоки питания, или журчит вода в системе охлаждения, или гудят вентиляторы. В европейском лазере XFEL работает ускоритель частиц, который охлаждается гелием, а для работы такой системы требуется компрессор, шумящий на уровне классической машинерии.

При соприкосновении с препятствием или некой средой лазер, наконец, может зазвучать — появится, к примеру, скрип статики. В случае с лазером BELLA 20-мкм пучок, двигаясь слева направо, создает достаточно сильное электрическое поле и отрывает электроны от атомов поверхности, создавая таким образом плазму, которая расширяется со скоростью, превышающей скорость звука в воздухе, что порождает ударную волну и соответствующий звук.

Так что нет, увы, нынешние лазеры не делают «пиу-пиу». Наиболее реалистичным звуком для лазера является жутко мощная и оглушающая ударная волна.

Оригинальный материал на сайте stereo.ru:
Исследование: делают ли лазеры «пиу-пиу»?