概念：
激光，是一種自然界原本不存在的，因受激而發(fā)出的具有方向性好、亮度高、單色性好和相干性好等特性的光。物理學(xué)家把產(chǎn)生激光的機(jī)理溯源到1917年愛(ài)因斯坦解釋黑體輻射定律時(shí)提出的假說(shuō)，即光的吸收和發(fā)射可經(jīng)由受激吸收、受激輻射和自發(fā)輻射三種基本過(guò)程。
(-ufBYO6 `(YxI 那么激光是如何產(chǎn)生的呢？
yz erOL wN;^[ F 眾所周知，任何一種
光源的發(fā)光都與其物質(zhì)內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。當(dāng)處于低能級(jí)上的粒子（原子、分子或離子）吸收了適當(dāng)頻率外來(lái)能量（光）被激發(fā)而躍遷到相應(yīng)的高能級(jí)上（受激吸收）后，總是力圖躍遷到較低的能級(jí)去，同時(shí)將多余的能量以光子形式釋放出來(lái)。如果光是在沒(méi)有外來(lái)光子作用下自發(fā)地釋放出來(lái)的（自發(fā)輻射），此時(shí)被釋放的光即為普通的光（如電燈、霓虹燈等），其特點(diǎn)是光的頻率大小、方向和步調(diào)都很不一致。但如果是在外來(lái)光子直接作用下由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)將多余的能量以光子形式釋放出來(lái)（受激輻射），被釋放的光子則與外來(lái)的入射光子在頻率、位相、傳播方向等方面完全一致，這就意味著外來(lái)光得到了加強(qiáng)，我們稱之為光放大。顯然，如果通過(guò)受激吸收，使處于高能級(jí)的粒子數(shù)比處于低能級(jí)的越多（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)），這種光的放大現(xiàn)象就越明顯，這時(shí)就有可能形成激光了。
{ OXFN;2 %kS(LlL+6 接下來(lái)說(shuō)說(shuō)激光的特性和特征。
=p*]Az :-/M?,Q" 激光之所以被譽(yù)為神奇的光，是因?yàn)樗衅胀ü馑耆痪邆涞乃拇筇匦浴?nbsp;
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1.方向性好 ——普通光源（太陽(yáng)、白熾燈或熒光燈）向四面八方發(fā)光，而激光的發(fā)光方向可以限制在小于幾個(gè)毫弧度立體角內(nèi)（圖8-9），這就使得在照射方向上的照度提高千萬(wàn)倍。激光準(zhǔn)直、導(dǎo)向和測(cè)距就是利用方向性好這一特性。
N"]q='t '}fzX2Q# 2.亮度高 ——激光是當(dāng)代最亮的光源，只有氫彈爆炸瞬間強(qiáng)烈的閃光才能與它相比擬。太陽(yáng)光亮度大約是103瓦／（厘米2.球面度），而一臺(tái)大功率
激光器的輸出光亮度經(jīng)太陽(yáng)光高出7～14個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣，盡管激光的總能量并不一定很大，但由于能量高度集中，很容易在某一微小點(diǎn)處產(chǎn)生高壓和幾萬(wàn)攝氏度甚至幾百萬(wàn)攝氏度高溫。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術(shù)就是利用了這一特性。
Jtr"NS?a] bn!HUM, 3.單色性好 ——光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長(zhǎng)。普通光源發(fā)出的光通常包含著各種波長(zhǎng)，是各種顏色光的混合。太陽(yáng)光包含紅、登、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色的可見(jiàn)光及紅外光、紫外光等不可見(jiàn)光。而某種激光的波長(zhǎng)，只集中在十分窄的
光譜波段或頻率范圍內(nèi)。如氦氖激光的波長(zhǎng)為632.8納米，其波長(zhǎng)變化范圍不到萬(wàn)分之一納米。由于激光的單色性好，為精密度儀器測(cè)量和激勵(lì)某些化學(xué)反應(yīng)等科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了極為有利的手段。
\QYF Aa ~]nSSD)\ 4.相干性好 ——干涉是波動(dòng)現(xiàn)象的一種屬性。基于激光具有高方向性和高單色性的特性，它必然相干性極好。
{]:7bV#JP -_1>C\h" 那人類要怎么控制激光的產(chǎn)生并利用激光呢？那就是下面談到的激光器。
)}"wesNo". BW 4%l 各式各樣的激光器. 在光源中，實(shí)現(xiàn)能級(jí)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)是實(shí)現(xiàn)光放大的前提，也就是產(chǎn)生激光的先決條件。
xT U<DZ:ds ?T 要實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，需借助外來(lái)光的力量，使大量原來(lái)處于低能級(jí)的粒子躍遷到高能級(jí)上去，這個(gè)過(guò)程我們稱之為“激勵(lì)”。我們通常所說(shuō)的激光器，就是使光源中的粒子受到激勵(lì)而產(chǎn)生受激輻射躍遷，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，然后通過(guò)受激輻射而產(chǎn)生光的放大的裝置。激光器雖然多種多樣，但使命都是通過(guò)激勵(lì)和受激輻射而獲得激光。因此基本組成通常均由激活介質(zhì)（即被激勵(lì)后能產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)）、激勵(lì)裝置（即能使激活介質(zhì)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的能源，泵浦源）和光諧振腔（即能使光束在其中反復(fù)振蕩和被多次放大的兩塊平面反射鏡）等三個(gè)部分組成。經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，各國(guó)開(kāi)發(fā)出實(shí)用的激光器已超過(guò)200種。種類繁多，特點(diǎn)各異，用途也各不相同。各種激光器主要是為了滿足不同的應(yīng)用目的。如
激光加工和某些軍用激光都要求高功率激光或高能量激光（即所謂強(qiáng)激光）。有的希望脈沖的時(shí)間盡量縮短，以從事某些特快過(guò)程的研究。有的還對(duì)提高光的單色性、改善輸出光的模式、改善光斑的光強(qiáng)分布以及要求波長(zhǎng)可調(diào)等提出了很高的要求，從而使激光器的探索深度和應(yīng)用廣度得到前所未有的發(fā)展。
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