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激光原理
在許許多多的光源之中,有一個(gè)尤為突出:激光光束。激光是“受激輻射的光放大”的縮寫(xiě)
。因此,嚴(yán)格來(lái)講
,激光這個(gè)單詞描述的是一個(gè)物理過(guò)程
。光不再是激發(fā)態(tài)原子或者分子自發(fā)隨機(jī)的輻射的,而是
,原子或者分子受到激發(fā)
,或者泵浦,產(chǎn)生了輻射
。
受激輻射:那么它是如何工作的? 當(dāng)一個(gè)光子打到一個(gè)激發(fā)態(tài)的原子時(shí),它會(huì)激發(fā)一個(gè)電子下降到一個(gè)低能級(jí),因此輻射出另一個(gè)光子。要是這種情況發(fā)生,入射光子必須有著確切的正好的能量。這個(gè)能量必須和原子的受激能級(jí)和較低能級(jí)的能量差一致
。因此,受激輻射是一個(gè)共振過(guò)程
。受激輻射后
,兩個(gè)光子一起向前傳播。新的光子和第一個(gè)光子有些相同的頻率,相位并且和它的運(yùn)動(dòng)方向一致
。
在輻射過(guò)程前后
,觀(guān)察者會(huì)注意到光束變得稠密了。輻射前
,僅有一個(gè)光子
,現(xiàn)在有了一起傳輸?shù)耐瑯宇?lèi)型的兩個(gè)光子。當(dāng)這些光子打到其他激發(fā)態(tài)的原子
,他們會(huì)激發(fā)其他光子的釋放
,光束進(jìn)一步放大?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">;诠夥糯蟮姆绞?div id="jfovm50" class="index-wrap">,激光也被認(rèn)為是光學(xué)放大器。
是什么讓激光如此特殊?
激光的特殊性質(zhì)使它如此的成功
。事實(shí)上
,現(xiàn)在很難想象沒(méi)有激光的世界會(huì)是怎么樣的。這些性質(zhì)和傳統(tǒng)的光源有很大的區(qū)別
。激光是單色
,相干的,單方向的
。這些性質(zhì)決定了激光可以有些及其廣泛的應(yīng)用
。
單色性: 激光束中所有的光子有著相同的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)由物質(zhì)輻射激光過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)移決定。單色光主要用于和干涉相關(guān)的應(yīng)用
。這些應(yīng)用包括CD
播放器或者測(cè)量?jī)x器。
相干性:所有光子都是相同的,或者相互步調(diào)一致
。所有有著相關(guān)一致關(guān)系的波列。構(gòu)成了想干的激光
。想干涉效應(yīng)用于技術(shù)應(yīng)用時(shí)想干性扮演著重要的角色
。CD
播放器或者測(cè)量技術(shù)也是不錯(cuò)的列子。
單一方向:光子有著相同的方向并且相互平行移動(dòng)
。結(jié)果
,激光形成了緊密的光束而且發(fā)散很小。這使得控制激光束并讓全部能量聚焦到極小的點(diǎn)上尤為容易