激光是光學原理的一種應用,但是究竟要怎麽(me) 樣才能從(cong) 普通的光線變成激光?這就得先了解原子發光的原理。一個(ge) 原子從(cong) 高能階降到低能階時,會(hui) 放出一個(ge) 光子,叫做自發放光。原子在高能階時受到一個(ge) 光子的撞擊,就會(hui) 受激而放出另外一個(ge) 相同的光子,變成兩(liang) 個(ge) 光子,叫做受激放光。如果受激放光的過程持續產(chan) 生,則所發出來的光子便會(hui) 越來越多。隻要我們(men) 把高能階的原子數量控製在高於(yu) 低能階的原子數量,那麽(me) 受激放光的過程就會(hui) 持續產(chan) 生,這種控製原子受激放光的裝置我們(men) 稱它為(wei) “光放大器”。
1.方向性好——普通光源(太陽、白熾燈或熒光燈)向四麵八方發光,而激光的發光方向可以限製在小於(yu) 幾個(ge) 毫弧度立體(ti) 角內(nei) ,這就使得在照射方向上的照度提高千萬(wan) 倍。激光準直、導向和測距就是利用方向性好這一特性。
2.亮度高——激光是當代最亮的光源,隻有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與(yu) 它相比擬。太陽光亮度大約是103瓦/(厘米2.球麵度),而一台大功率激光器的輸出光亮度經太陽光高出7~14個(ge) 數量級。這樣,盡管激光的總能量並不一定很大,但由於(yu) 能量高度集中,很容易在某一微小點處產(chan) 生高壓和幾萬(wan) 攝氏度甚至幾百萬(wan) 攝氏度高溫。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術就是利用了這一特性。
3.單色性好——光是一種電磁波。光的顏色取決(jue) 於(yu) 它的波長。普通光源發出的光通常包含著各種波長,是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的可見光及紅外光、紫外光等不可見光。而某種激光的波長,隻集中在十分窄的光譜波段或頻率範圍內(nei) 。如氦氖激光的波長為(wei) 632.8納米,其波長變化範圍不到萬(wan) 分之一納米。由於(yu) 激光的單色性好,為(wei) 精密度儀(yi) 器測量和激勵某些化學反應等科學實驗提供了極為(wei) 有利的手段。
4.相幹性好——幹涉是波動現象的一種屬性。基於(yu) 激光具有高方向性和高單色性的特性,它必然相幹性極好。激光的這一特性使全息照相成為(wei) 現實。——所謂激光技術,就是探索開發各種產(chan) 生激光的方法以及探索應用激光的這些特性為(wei) 人類造福的技術的總稱。自1960年美國研製成功世界上第一台紅寶石激光器,我國也於(yu) 1961年研製成功國產(chan) 首台紅寶石激光器以來,激光技術被認為(wei) 是20世紀繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體(ti) 技術、電子計算機技術之後的又一重大科學技術新成就。30多年來,激光技術得到突飛猛進的發展,不僅(jin) 研製了各個(ge) 特色的多種多樣的激光器,而且激光應用領域不斷拓展,並形成了激光唱盤唱機、激光醫療、激光加工、激光全息照相、激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一係列新興(xing) 產(chan) 業(ye) 。激光技術的飛速發展,使其成為(wei) 當今新技術革命的“帶頭技術”之一。
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