照耀未来的激光

逍遥学能  2016-03-24 09:43

激光自诞生以来,就在许多领域里大显身手:它能使不再年轻的面容重新焕发青春,让几个世纪以前的艺术品褪去陈旧的外貌而重放光彩:它能“俘获”闪电,并重新把它送回天空:这就是激光,一种直接从微观粒子中汲取的能量的集聚物。

激光并非只是科幻影片中最有用的射线。早在1917年,爱因斯坦最先提出这样一种假设:光的发射与吸收可经由受激吸收、受激辐射与自发辐射3种基本过程。但在这以后相当长的一段时间内,有关受激辐射的研究并未引起人们的足够重视。直到20世纪50年代,科学家才找到将它用在器件上的方法。1958年,应用这种理论研制出第一台激光装置:1960年,美国物理学家梅曼用一个红宝石棒制造出第一个激光器。在当时,激光仅是一种漂亮的发明,因为任何人,包括制造激光的科学家都没能提出激光实际应用的设想。几十年后的今天,形势完全变了,激不在各个领域得到了广泛的应用,已经成为一种不可替代的工具。从商品上的条形码到尖端的外科手术,从激光打印机到激光雷达,激光显然已经成为照耀现代科技的一道光芒。

激光是一种特殊的光,它能把巨大的能量投向一个很小的范围,这束光可能强到足以气化很硬或很耐热的材料。这都是电子的功绩,它作为对能量“饱餐一顿”之后,被迫整齐划一地、及时地复原成光子,就是说产生一个相于光束。激光是强烈的单色光,即只有一种颜色,因此光子的能量也是一样的。激光不同于太阳光和灯光,因为后两种光是由各种类型的能量组成,具有各种颜色,而激光红宝石的电子得到的是红激光束,而绿或蓝激光束的获得是激发氩或氪的气体“云”。这样人们就可以根据不同颜色即不同能量,正确地应用激光。

83岁高龄然而异常活跃的理论:

爱因斯坦在1917年就提出了受激辐射理论,但只是到了1958年,当美国物理学家阿瑟?肖洛和查理?汤斯申请第一台激光装置的专利(这种想法产生于公园的长椅上)时才算真正诞生,尽管戈登?古尔德对发明著作权也提出了要求。两年后,物理学家西奥多?梅曼在红宝石结晶体中观察到第一条激光束,同一时期,伊朗裔美国物理学家阿里?亚尔万制造了第一台氦──氖激光装置。

从那时起,激光开始应用于不同的领域:从制造奇特的宝石项链(图1)到不伤害肌体的外科的手术(图2),从难反操作的工业焊接(图3)到迪斯科舞厅的灯光布置(图4)。


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