有關(guān)激光的理論最早由愛因斯坦于1917年提出。激光是由原子受激輻射出來的光。當(dāng)原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)會(huì)釋放能量,就以光的形式輻射出來。普通光源就源于原子的自發(fā)輻射。相對(duì)于普通光源,激光單色性好、亮度高、方向性好。
激光存在的理論雖然提出來了,但是實(shí)現(xiàn)卻很困難。主要原因是,原子同時(shí)存在受激輻射和受激吸收兩個(gè)過程,受激輻射使光子數(shù)增加,受激吸收卻使光子數(shù)減小。要想產(chǎn)生激光,必須使受激輻射強(qiáng)于受激吸收。即讓處在高能級(jí)的粒子數(shù)大于處在低能級(jí)的粒子數(shù),這被稱之為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。如何從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是產(chǎn)生激光的必要條件。
在愛因斯坦提出激光理論的40多年之后,美國物理學(xué)家查爾斯·湯斯終于解決了激光的技術(shù)應(yīng)用難題,提出了用微波激發(fā)氨分子產(chǎn)生激光的設(shè)想,并在1958年與美國科學(xué)家肖洛共同發(fā)現(xiàn)了如何產(chǎn)生激光的原理。
他們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時(shí),都會(huì)產(chǎn)生這種不發(fā)散的強(qiáng)光--激光。
時(shí)間來到了1960年,這一年,美國科學(xué)家西奧多·梅勒成功制造了世界上第一臺(tái)激光器——紅寶石激光器。同年,前蘇聯(lián)科學(xué)家尼古拉·巴索夫發(fā)明了半導(dǎo)體激光器?,F(xiàn)在生活中常見的激光,都是由半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的。
激光是20世紀(jì)人類最重要的發(fā)明之一,毫不夸張,沒有激光就沒有信息時(shí)代。激光唱片、光纖通信、條形碼掃描、激光打印、激光筆等,信息時(shí)代少不了它不行,日常生活離不開它。
激光被廣泛用來測距,地月之間的平均距離誤差能夠小于一厘米;激光還被廣泛用于工作生產(chǎn),比如切割打孔、焊接、固件表面處理等;除此之外,還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療美容,如激光祛痣、激光除皺、激光治療近視等;在軍事領(lǐng)域主要用于制造高能激光束武器,用于摧毀敵方目標(biāo),可以攔截?cái)撤降膶?dǎo)彈,摧毀敵方的衛(wèi)星。
目前激光應(yīng)用的最尖端最科幻的領(lǐng)域還是核聚變、光束牽引、激光帆等。激光被用來對(duì)核聚變裝置進(jìn)行點(diǎn)火,以及利用若干激光束組成的牢籠對(duì)高溫高熱的核聚變物質(zhì)進(jìn)行激光約束??催^星球大戰(zhàn)的應(yīng)該都知道光束牽引,沒錯(cuò),這不是科幻,現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)可以利用它移動(dòng)微小的物體,目前主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。
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