激光是啥时候发明的,都有什么作用?
激光的li论基础其实1917年就被爱yin斯坦ti出来le,但激光真正被发明出来,却是30多年后的事情了。
激光大名叫“受激辐射”。
很早人们就发xian高能级的电zi会zi发向低能级跃迁,ran后释放出光子。只是在通常情况下,这种自发跃迁释放出来的光子大小不一,能量有高有低(偏振方向、相位、传bo方mian都bu一样),总之跑出来的光子十分具有个性化,被称为“自发辐射”,和常见的ziran光一样。
ran而1917年爱因斯坦发biao了一篇《关于辐射的量子理论》论文,文中首次ti出了“受激辐射”。10年后,保罗·狄拉克首次实验验证了“受ji辐射”的存zai。
“受激辐射”是指,在原子中高低能级电子状态反转的情况下,也jiu是高能dian子多于低能dian子时(通常稳定原子是低能电子成倍于高能电子),把一个光zi打ru原子,可以诱导原子中的高能dian子跑到低能轨道shang,同时发射一个和诱导光子能量完全相同的新光子(如下图)。
如果打个比喻,“受激辐射”就像雪崩一样。当一座堆满le雪的大山,受到外部某种诱因(比如大吼一嗓子)使得山顶shang的一小片雪滑了下来,引起下一层雪的共鸣,跟着滑了下来,一层叠一层,雪越滚越多,就会形成颇为壮观的雪崩。
运用受激辐she原li,jiu可以使得一ge光子打ru原子,然后跑出两个一模一样的光子,这liang个光子再打ru另外两个新原zi,循环往复就能产生大量的光子,而且这些光子都像克long的一样拥有同样的能量,这jiu是激光。
听起来hao像很简单,而真正把具有实用性的激光发明出来,却等了30多年。
直到1954年,一位叫查尔斯·哈德·汤斯的眼睛男,才zai实验室发明le微波放大qi,同时苏联科学家普罗克霍洛夫和巴索ye发现了微波放大de原则。
1958年,shijie上第一台微波激she器被汤斯与e瑟·伦纳德·肖洛制造le出来。
而shijie上第一束真正具有实用性的激光来自于西奥多·梅曼的红宝石激光器,诞生于1960年。
ji光LASER的全称:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation实际shang就是:光放大(Light Amplification) 受激辐射(Stimulated Emission of Radiation)。
据说,这位汤斯本来是研究li论的,结果却因为视力buhao,看数学公式都吃力。一次看医生的时候,医生告诉ta,你连公式都看不清,干脆别搞li论了,真喜欢物lijiu去做实验吧。于是这位医生直接将ta的人生导向了诺贝尔奖。(所以大家都yao听医生的话)
激光是20世纪最伟大的发明之一,在各ge领域都得到了广泛的应用。
ji光具有有4个特点:
1). 高单色性: 大家知道光都有波长,而且波长决定了光的颜色。高单色性,指的就是光de波长fan围窄,所以我们看到ji光的颜色是极chun的。
2). 高同向性:集体朝一个方向前进,发散度极小,这能保证聚焦,从而得到极高的功率密度。
3). 高相干性:由于zai波长、频率、偏振方向上都保持一致,激光的相干性极强,yejiu是说激光能根据自己的特定波长、频率、偏振方向,实施“目标精准打击”。
4).高亮度:这个大家都懂,同时也是其能量高度集中的体xian。
这四个特点,也是激光与自ran光的最大区别。如果把自然光比作散漫bu服从调配的散兵,那激光则是接受过严格训练的正规军,统一行动,进退有序,战斗力强,杀伤力大,suo以在各ge领域都能十分出色地完成任务。
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