VU Magazine 1987 - pagina 93

waaruit dunne rode lichtbundels kwamen. De straling in die bundel is veel geconcentreerder dan de straling in een zonnestraal. Alles wat zo'n straal beschijnt wordt daarom nogal warm. Het lukte om lichtbundels te maken die gemakkelijk een gat in een plaat staal konden branden. Werk voor een machinebankwerker maar nu uitgevoerd met een precisie waar de tandarts jaloers op mag zijn. Er zijn tegenwoordig bedrijven gespecialiseerd in dit soort materiaalbewerking. Lasers, gecombineerd met robotarmen, maken kleine series van ingewikkelde werkstukken. Met een druk op de knop schakelt de computer om, en snijdt een ander profiel. De fabrikant kan zo met zijn laserrobot op één dag tandwieltjes voor een horloge en printplaten voor een computer maken.

'Veel mensen zullen zich niet realiseren dat zij nu al een laser in huis hebben, verpakt in hun compact-disc speler.'

N

iet alleen in de fabriek wordt op deze manier geboord, zelfs oliemaatschappijen experimenteren met lasers bij het zoeken naar olie. Ook medici gebruiken het lasermes, bij voorbeeld bij de nabehandeling van staar. Een enkele keer gaat er na een staarbehandeling iets mis. Er ontstaat dan een ondoorzichtig vlies achter de ooglens. Het slachtoffer kan vrijwel niets meer zien. Oogchirurgen kunnen laserlicht concentreren op het vlies. Met een paar korte lichtflitsjes wordt het vliesje bekogeld, waardoor het openbreekt en wegschrompelt als een stukje plastic folie. Laserspecialist prof.dr. W. Hogervorst vindt dit één van de mooiste toepassingen van lasers: "Ik heb het een paar maal gezien bij een patiënt. Een blinde zegt na een paar flitsjes opeens:'Ik zie'. Dat is heel wonderbaarlijk." Wij ontmoetten prof. Hogervorst enkele dagen na zijn inauguratie tot hoogleraar natuurkunde aan de Vrije Universiteit. Hij trok bij zijn inauguratie de aandacht doordat hij het Amerikaanse onderzoek naar laserwapens uitgebreid onder de loep nam. Hij wil het echter niet alleen over wapens hebben: "Als er al over natuurkunde geschreven wordt dan wordt dat gedaan in relatie met kernwapens. Starwars, SDI en dergelijke. Maar natuurkunde is een veel te belangrijk vak

om zo af te doen. Wij produceren ook nuttige en belangrijke dingen. Hogervorst voorziet dat we steeds meer met lasers te maken krijgen. "Veel mensen zullen zich niet realiseren dat zij nu al een laser in huis hebben, verpakt in hun compactdisc-speler." De pickupnaald die moeizaam door de LP-groef krast, is vervangen door een lichtstraaltje dat speels langs het spiegelende oppervlak van de disc schijnt. De laser die een compactdisc aftast, is onooglijk klein: hij past gemakkelijk in een vingerhoed. Bij het landmeten is de laser inmiddels haast gemeengoed geworden. In plaats van het gesleep met theodoliet, meetlint en jalon van weleer wordt nu gemeten met behulp van een lichtstraal die kaarsrecht over het bouwterrein wordt gestuurd. Door het licht te reflecteren en te meten hoe lang het licht erover doet om heen en weer te reizen, bepaalt men de afstand. Met een druk op de knop is het resultaat bekend. De landmeters die enige tijd geleden de Grand Canyon moesten opmeten waren terecht blij met de nieuwe methode. Bij de plaatselijke supermarkt lopen we ook al lasers tegen het lijf. De automatische kassa werpt op de boodschappen een spervuur van rood laserlicht om de produkten hun streepjescode te ontfutselen. Aan de manier waarop het licht wordt teruggekaatst leest de computer af wat op de verpakking staat.

De laser in de compactdisc: nog kleiner dan een vulpen FotoAVC/VU

Prof.dr. W. Hogervorst: "Iedereen komt tot de conclusie dat SDI volmaakt onuitvoerbaar is". FotoAVC/VU

Deze laser snijdt een stalen plaat van een halve centimeter door.

D

e belangstelling van wetenschappers voor de nieuwe lichtbron gaat verder dan kreukloze muziek en kortere rijen voor de kassa. Wanneer prof. Hogervorst over zijn eigen onderzoek spreekt, wordt hij pas echt enthousiast: "Je kunt met atomen gaan spelen". Hogervorst belicht atomen met laserlicht om zo iets te weten te komen van hun strutuur. "Je moet de kleur

De laser in wetenschappelijk onderzoek Een lichtbundel uit een laser heeft een paar bijzondere eigenschappen: de bundel is smal en intens. Het licht is nauwkeurig van één kleur. Dat betekent dat alle lichtdeeltjes in de lichtbundel zich op dezelfde manier gedragen. Bij een gloeilamp is dat anders: het licht van een gloeilamp is een chaotische wirwar van lichtdeeltjes van velerlei aard. Wanneer zulk licht op een atoom valt, kunnen we slechts gissen hoe de botsing van de lichtdeeltjes met het atoom in zijn werk gaat. Wanneer we echter een laserbundel gebruiken, weten we precies hoe de lichtdeeltjes botsen: alle lichtdeeltjes gedragen zich immers op dezelfde manier. Aan de hand van zo'n botsing kan een natuurkundige iets van de structuur van het atoom achterhalen. Hij of zij doet dat door de kleur van het laserlicht langzaam te veranderen. Dan wordt ook het gedrag van de lichtdeeltjes anders. Bij sommige kleuren verkleeft het lichtdeeltje tijdelijk met het atoom. Het atoom wordt dan precies zo geraakt, dat het lichtdeeltje tijdelijk vastgehouden kan worden. Het atoom is dan in een aangeslagen toestand. Na korte tijd (meestal minder dan een miljoenste seconde) wordt het lichtdeeltje weer losgelaten. Met een lichtmeter kan dan een lichtflitsje worden waargenomen. De fysicus probeert te achterhalen bij welke kleuren een atoom in een aangeslagen toestand komt. Daardoor wordt iets bekend over het gedrag van het soort atomen. Dat is van belang voor het verklaren van sommige sterrenkundige waarnemingen. In het heelal zijn verschillende plaatsen waar atomen in aangeslagen toestanden te vinden zijn, vooral waar intens licht voorhanden is. Kennis van de atoomstructuur is ook belangrijk als test voor natuurkundige VU-MAGAZINE — MAART 1987

van het licht nauwkeurig weten", vertelt Hogervorst. "Dat kan alleen met laserlicht. Dat licht is precies van één kleur''. Wanneer je de kleur langzaam verandert, zie je dat de atomen anders gaan reageren. Dat vertelt je iets over hun structuur. Hogervorst gaat daarbij tot de grens van wat theoretisch nog waarneembaar is: "Onze experimenten zijn zo gevoelig geworden, dat we de invloed van elk

atoom afzonderlijk kunnen waarnemen. Als je één atoom toevoegt, zie je dat het meetsignaal een beetje groter wordt.'' "Met een laserstraal kun je een beetje tegen een atoom duwen. Als je voortdurend op een gerichte manier vanuit verschillende richtingen tegen het atoom schijnt kun je het vasthouden. Je kunt het atoom dan meenemen. Het zit vastgeprikt aan de laser en je hebt het atoom

theorieën. De rekenaars in de natuurkunde doen voorspellingen over het gedrag van atomen. De proeven met aangeslagen toestanden vormen een test voor hun theorieën. Natuurkundigen kunnen nog veel subtieler te werk gaan dan een bombardement van atomen met lichtdeeltjes. Ze kunnen afzonderlijke atomen oppakken, opsluiten en transporteren naar eigen goeddunken. Dat is geen sinecure: een atoom beweegt kriskras alle kanten op. Het valt niet mee om het op een bepaalde plaats vast te houden. Dat lukt alleen door het uit verschillende richtingen te bestralen met intense lichtbundels. Als het atoom van alle kanten omringd wordt door laserstralen, die alle op zo'n gerichte manier het atoom terugdrijven, dan kan het atoom niet meer ontsnappen. Het is mogelijk met het opgesloten atoom experimentjes uit te voeren. De natuurkundige wetten konden tot nu toe alleen worden beproefd op grote aantallen atomen tegelijk. Ook de kennis over de atomen zelf moesten de fysici opdoen aan de hand van experimenten met een menigte atomen. Het is niet eenvoudig uit de kakafonie van alle verschillende atomen wijs te worden. Nu is het mogelijk om lange tijd één atoom in het oog te houden. Dat heeft al geleid tot boeiende proeven: een atoom absorbeert een lichtdeeltje om het even later weer uit te spuwen. Al vijftig jaar leren natuurkundestudenten hoe dit in z'n werk gaat. Voor het eerst is het in volle eenvoud zichtbaar. Voorlopig is dit voor natuurkundigen een spel. Maar men hoopt in de toekomst serieuze experimenten met opgesloten atomen te kunnen doen. Men wil bij voorbeeld de eigenschappen gaan onderzoeken van klompjes atomen. Wat verandert er als we meer atomen toevoegen? Voor het zover is moet er nog heel wat aan het 'laserpincet' worden verbeterd. Natuurkundigen betreden nu dit nieuwe terrein van de fysica. Welke verschijnselen ze zullen tegenkomen, laat zich zelfs alleen nog maar gissen. D

VU-MAGAZINE — MAART 1987

met een soort pincet vastgepakt. Je kunt twee atomen langzaam naar elkaar toe brengen en kijken wat er gebeurt. Ook kun je een stof atoom voor atoom opbouwen." Zoals Hogervorst dit enthousiast vertelt, lijkt het allemaal even simpel als in de scheikundeles, waar de leraar met plastic bolletjes ingewikkelde moleculen in elkaar knutselt. Wat is het belang van dit alles? Prof. Hogervorst wijst onder meer op de interesse van sterrenkundigen: zij gebruiken de resultaten van dit soort onderzoek om te begrijpen hoe atomen in de buitenste lagen van de zon reageren op het intense ozonlicht. Sterrenkundigen hebben laboratoriumproeven nodig om hun observaties te kunnen verklaren.

Naast al deze vreedzame toepassingen wordt ook gesproken over militair gebruik van de laser. De Amerikanen ontwikkelen een afweersysteem tegen Russische raketten. Met een laserwapen hoopt men in geval van nood de raketten van tegenstander uit te schakelen. Nog geen week nadat hij uit ballingschap was teruggekeerd, bestempelde de natuurkundige Sacharov de Amerikaanse plannen als onuitvoerbaar. Westerse geleerden lopen al langer tegen het futuristische defensiesysteem te hoop. Maar de geleerden zijn blij met het onderzoeksgeld dat in het laatje stroomt. Het Starwarsproject is een extra stimulans voor de ontwikkehng van de nieuwe technologie. Hogervorst vindt het aan één kant

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen