什么是激光?具体一点。在线等。...
激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一伟大发明。被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”、“奇怪的激光”。其原理早在1916年就被著名物理学家爱因斯坦发现,但直到1958年才首次成功制造出激光器。激光是在理论准备和生产实践迫切需要的背景下产生的。一出来就获得了异常迅猛的发展。激光的发展不仅催生了古老的光学科技,也导致了一个全新产业的出现。激光可以使人们有效地运用前所未有的先进方法和手段,获得前所未有的利益和成就,从而推动生产力的发展。
如果原子或分子等微观粒子有一个高能级E2和一个低能级E1,E2和E1的粒子数密度为N2和N1,则有三个过程:自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁。受激发射跃迁产生的受激发射光与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。所以同一相干辐射场激发的大量粒子的受激发射是相干的。受激发射跃迁和受激发射吸收跃迁的几率都与入射辐射场的单色能量密度成正比。当两个能级的统计权重相等时,两个过程的概率相等。在热平衡的情况下,N2 < N1,所以受激吸收跃迁占优势,光通过物质时通常会由于受激吸收而衰减。外界能量的激发可以破坏热平衡,使N2 > N1,称为粒子数反转态。在这种情况下,受激发射跃迁占主导地位。光通过长度为L的激光工作物质(活性物质)后,光强增加eGl倍。g是与(N2-N1)成正比的系数,称为增益系数,其大小也与激光工质的性质和光波频率有关。一种活性物质是激光放大器。
如果将一种被激活的物质放在由两个平行反射镜(至少有一个是部分透射的)组成的光学谐振腔中(图1),高能级的粒子会自发向各个方向发射。其中,非轴向光波快速逸出谐振腔;轴向光波可以在腔内来回传播,并且当它在激光材料中传播时,强度增加。如果谐振腔内的单向小信号增益G0l大于单向损耗δ(G0l为小信号增益系数),则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级。当原子从高能级跃迁到低能级时,会释放出相应能量的光子(所谓自发辐射)。同样,当一个光子入射到一个能级系统上并被其吸收时,会导致原子从低能级跃迁到高能级(所谓受激吸收);然后,一些跳到高能级的原子会跳到低能级,释放光子(所谓的受激辐射)。这些运动不是孤立的,而是经常同时进行的。当我们创造一个条件,比如使用合适的介质,* * *腔和足够的外电场,受激辐射会被放大到大于受激吸收,那么一般情况下,光子会被发射出来,从而产生激光。