激光是20世紀(jì)人類的重大發(fā)明之一。從20世紀(jì)60年代初激光被發(fā)明以來(lái)，就被迅速應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、科研、工業(yè)、軍事、通信等各領(lǐng)域，給傳統(tǒng)工業(yè)和經(jīng)典技術(shù)以巨大沖擊，產(chǎn)生了新的學(xué)科和大批高新工業(yè)，影響了人類生活的各個(gè)方面。

激光束

激光的發(fā)現(xiàn)是理論先于實(shí)踐的典型代表

愛因斯坦在研究光和物質(zhì)的相互作用時(shí)，就打下了關(guān)于激光的理論基礎(chǔ)。他提出激光的產(chǎn)生與原子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。雖然理論上預(yù)言了可以有這樣近乎完美的光，如何實(shí)現(xiàn)卻困擾了科學(xué)學(xué)家們40多年，有人甚至認(rèn)為這是不可能的。

直到1951年，美國(guó)物理學(xué)家湯斯，一天早晨在等候買早餐時(shí)，才突然認(rèn)識(shí)到，用熱或電的方法，讓它們處于激發(fā)狀態(tài)，可以用微波誘導(dǎo)它們發(fā)射出很強(qiáng)的受激微波 ，他立刻把這個(gè)想法記錄了下來(lái)?；貙?shí)驗(yàn)室后，他反復(fù)實(shí)驗(yàn)，于兩年后成功實(shí)現(xiàn)了 受激輻射微波放大。幾年之后，光學(xué)波段的受激輻射光源也被研制出來(lái)了。美國(guó)科學(xué)家梅曼利用改進(jìn)的干涉諧振腔，采用紅寶石作為工作物質(zhì)，利用高強(qiáng)閃光燈光管來(lái)激發(fā)紅寶石，于1960年5 月獲得了波長(zhǎng)為694.3納米的激光，此時(shí)距離愛因斯坦提出激光理論已經(jīng)40多年了。

性能優(yōu)越的激光

激光應(yīng)用非常廣泛，它幾乎無(wú)處不在，從手術(shù)刀、焊接、切割、打印機(jī)到掃描成像、通信、微細(xì)加工，甚至作為武器。它具有普通光源所沒有的優(yōu)點(diǎn)，畢竟它產(chǎn)生的機(jī)理和普通光源不同。激光器發(fā)出的受激輻射光是從壽命高達(dá)幾毫秒到幾秒的亞穩(wěn)態(tài)發(fā)射出來(lái)的。利用激光的性能可以進(jìn)行多項(xiàng)精密的實(shí)驗(yàn)，由此開創(chuàng)了很多新的學(xué)科和工藝。比如，激光全息呈現(xiàn)、激光測(cè)速、激光干涉、激光測(cè)距等。還有實(shí)驗(yàn)室常用的氦氖激光器，雖然功率只有10毫瓦，產(chǎn)生的光的亮度卻極高。如果采用調(diào)制技術(shù)將能量在時(shí)間上集中起來(lái)，可以得到極高的脈沖功率。

激光手術(shù)刀

激光可以移動(dòng)物體

光實(shí)際上是肉眼可以覺察到的一種電磁波，具有波的特性。同時(shí)，光也具有粒子性，可看成由一種被稱為光子的粒子構(gòu)成。這就是所謂波粒二象性。無(wú)論從波的角度還是從粒子的角度理解，光都帶有動(dòng)量。因此當(dāng)光照射到物體上時(shí)，就將動(dòng)量傳給物體，從而對(duì)物體施加一定的壓力，稱為光壓或輻射壓。輻射壓最早由英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋通過(guò)理論推導(dǎo)出，后來(lái)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。輻射壓力很小，在日常生活中不易被察覺到。輻射壓力是人們對(duì)光移動(dòng)物體的最早認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，用強(qiáng)度不均勻的激光束照射微粒，微粒就會(huì)被吸引到光最強(qiáng)的地方，并被陷在光最強(qiáng)的位置附近。

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