Valgus kui informatsiooni kandja

Nagu me kõik teame, on valgus väga oluline vahend universumi uurimiseks. Valguse värv, mida me näeme, annab meile olulist teavet. Juba algusest peale suudame eristada nähtavaid asju nende värvide järgi.
Arutelu valguse päritolu ja selle struktuuri üle on filosoofe mõistatanud juba ajaloo algusest. Iga varajane filosoof kirjutas oma arvamuse valguse olemuse kohta. Alles 17. sajandil viis kaasaegse teaduse areng selle teema käsitlemise tänapäevasesse vormi koos matemaatilise teooriaga.
Me teame, et asjad eksisteerivad osakestena (aine koosneb neist) ja lainetena (meremehed ja muusikud teavad seda hästi...), seega peame mõistma, kas valgus koosneb osakestest või lainetest.
Isaac Newton väitis valguskiirte olemasolu ja nende sirgjooneliste trajektooride põhjal, et valgus koosneb erinevatest aineosakestest (iga värvi jaoks üks), mis kiirguvad ainest. Murdumist selgitas ta valguse osakestele mõjuvate jõududega nende üleminekul kahe keskkonna lahutuspinnast.
See-eest kirjutas Christiaan Huygens oma teoses Traitè de la Lumiére (Traktaat valgusest), et valgus koosneb lainetest, mis levivad väga õhukeses ja erilises aines nimega eeter, mis täidab kogu universumi. Eeter on elastne keskkond, mis koosneb väga kergetest aineosakestest. See idee võimaldas tal seletada valguse omadusi (murdumine, interferents, difraktsioon, värvid) väga sarnaselt heli tuntud omadustega. Nii nagu erineva lainepikkusega häiringud õhus/vees/vedelikus annavad erinevaid helisid, annavad erineva lainepikkusega häiringud eetris erinevaid värve, mida me näeme.
Huygensi laineteooria edu valguse omaduste seletamisel viis teadlaskonna tema teooria omaksvõtmiseni ja valguse korpuskulaarteooria kõrvaleheitmiseni.
Elektriliste ja magnetiliste nähtuste uurimise areng viis James Clerk Maxwelli arusaamiseni, et valgus on elektriline ja magnetiline nähtus. Tema nägemuses on valgus laine, mis levib ruumis selle õhukese aine – eetri – vahendusel.
20. sajandi alguses avastasid füüsikud, et mõnikord näib valgus ainega interakteeruvat pidevalt nagu laine, kuid mõnikord diskreetselt nagu osake või energia pakett ehk kvant. Fotoelektriline efekt, Comptoni efekt ja musta keha kiirgus on mõned neist nähtustest. Nende nähtuste seletus tuli kvantmehaanika arengust.
LASERi (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse abil) efekti avastamine on veel üks kvantmehaanika tagajärg, mis on võib-olla kõige edukam füüsikateooria.
Käesoleva uurimuse eesmärk on äratada huvi teema vastu, mis sobib hästi interdistsiplinaarseks käsitlemiseks STEM-valdkonnas, tutvustades lasertehnoloogia aluseid ning suurendada uudishimu teema suhtes, mille uurimine on teaduse esirinnas ja millel on olulised rakendused igas eluvaldkonnas, sealhulgas heaolu ja tervise valdkonnas diagnostika ja kirurgiliste rakenduste kaudu.

Lasertehnoloogia loomise ja kasutamise uurimine on rikastatud liitreaalsuse harjutusega “Lasertehnoloogia ja meditsiinilised rakendused”, mis on loodud Delightex Studio – Spaces (Marker) abil. See liitreaalsuse kogemus juhendab õpilasi läbi viie interaktiivse stseeni: kolme-tasandilised aatomisüsteemid populatsiooni pöörduvusega, stimuleeritud emissioon ja footonite võimendamine, optilise õõnsuse disain peeglitega ning meditsiinilised laserrakendused (CO2, argoon, Nd:YAG). Kuus integreeritud viktoriini annavad kohest tagasisidet, võimaldades õpilastel visualiseerida nähtamatuid kvantprotsesse ja siduda aatomifüüsikat kliinilise praktikaga.