激光,这一神奇的光束,究竟是何方神圣?它为何能在众多领域大放异彩,成为科技界的璀璨明星?接下来,让我们一起走进激光的世界,探寻它的奥秘所在。
激光,这一神奇的光束,其英文名为laser,源自“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,意为通过受激辐射实现的光放大效应。这一技术于1964年传入中国,并由钱学森先生亲自命名为激光,同时在民间还流传着一个威猛的译音名字——“镭射”。在深入探讨激光的奥秘之前,我们首先来简要了解一下光的基本概念。
光,这一我们日常生活中不可或缺的自然现象,其背后蕴藏着深刻的物理原理。而要理解这些原理,首先得从光子的概念入手。1905年,爱因斯坦在他的光电效应论文中首次提出了光子的概念,这一概念为后续的物理学研究奠定了坚实基础。光子,作为构成物质的基本粒子之一,其尺寸之小令人难以想象,在静止状态下甚至没有质量。根据量子力学的原理,当电子从高势能的外层轨道跃迁至低势能的内层轨道时,原子核会释放出光子,从而产生我们所说的光。而跃迁的层数越多,所释放的光子能量也就越大。这一过程并非单向的,当光子与原子核相互作用时,原子核会吸收光子,电子则因获得能量而从低势能轨道跃迁至高势能轨道,从而实现光的吸收与转换。
光的吸收与产生