原則
原子的運動狀態可以分為不同的能級。當原子從高能級躍遷到低能級時,會釋放出相應能量的光子(所謂自發輻射)。同樣,當壹個光子入射到壹個能級系統上並被其吸收時,會導致原子從低能級躍遷到高能級(即所謂的受激吸收)。然後,壹些跳到高能級的原子會跳到低能級,釋放光子(所謂的受激輻射)。這些運動不是孤立的,而是經常同時進行的。當我們創造壹個條件,比如使用合適的介質、諧振腔、足夠的外電場,受激輻射會比受激吸收放大更多,所以壹般情況下會發射光子,從而產生激光。
分類
根據產生激光的介質,激光器可分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器,最常見的半導體激光器就是固體激光器中的壹種。
構成
激光器主要由激發系統、激光物質和光學諧振腔組成。激發系統是壹種產生光能、電能或化學能的裝置。目前主要的激發手段有光照、起電或化學反應。激光物質是能產生激光的物質,如紅寶石、鈹玻璃、氖、半導體、有機染料等。光學諧振腔控制的作用是增強輸出激光的亮度,調節和選擇激光的波長和方向。
app應用
激光應用廣泛,主要是光纖通信、激光測距、激光切割、激光武器、激光記錄等。
歷史
1958年,美國科學家羅曉和唐斯發現了壹個神奇的現象:當他們將內部燈泡發出的光照射在稀土晶體上時,晶體的分子會發出明亮的光,這些光會壹直聚集在壹起。根據這壹現象,他們提出了“激光原理”,即當壹種物質受到與其分子自然振蕩頻率相同的能量激發時,就會產生這種不發散的強光——激光。
自從Sholo和Towns的研究成果發表以來,各國科學家提出了各種實驗方案,但都失敗了。5月1960日,美國加州休斯實驗室科學家梅曼宣布,他獲得了波長為0.6943微米的激光,這是人類有史以來獲得的第壹束激光,也因此梅曼成為世界上第壹位將激光引入實用領域的科學家。
1960年7月7日,梅曼宣布了世界上第壹臺激光器的誕生。梅曼的計劃是使用高強度閃光管來激發紅寶石晶體中的鉻原子,從而產生壹束相當集中的細長紅色光束,當它擊中某壹點時,可以達到比太陽表面更高的溫度。
前蘇聯科學家H.γ。巴索夫在1960年發明了半導體激光器。半導體激光器的結構通常由P層、N層和有源層組成,形成雙異質結。其特點是體積小、耦合效率高、響應速度快、波長和尺寸與光纖尺寸相適應、直接調制和良好的相幹性。
光子:原名光量子,電磁輻射的量子,傳遞電磁相互作用的標準粒子,記為γ。它的靜止質量為零,沒有電荷。它的能量是普朗克常數和電磁輻射頻率的乘積,E=hv。在真空中以光速C運行,自旋為1,所以是玻色子。
電子:壹種穩定的基本粒子,靜止質量為9.109×10-31kg,電荷為-1.602×10-19c。壹般來說,它指的是帶負電荷的電子。它的反粒子帶正電。
分子:化學上,分子是物質組成的基本單位名稱。
離子:帶電的原子或分子,或結合在壹起的壹組原子或分子。正離子稱為“正離子”,帶負電的離子稱為“負離子”。
原子:元素的最小單位。它由壹個原子核和圍繞它運動的電子組成。
粒子:粒子是指能以自由狀態存在的最小物質成分。最早的粒子是電子和質子,1932年發現了中子。證實了原子是由電子、質子和中子組成的,它們是比原子更基本的物質成分,所以被稱為基本粒子。此後,這種粒子被發現的越來越多,累計數量超過數百個,並且有愈演愈烈的趨勢。此外,這些粒子中有壹部分尚未發現有內部結構,有壹部分粒子有明顯的內部結構。似乎這些粒子不屬於同壹個層次,所以基本粒子這個名詞已經成為歷史,現在統稱為粒子。