激光這一現(xiàn)象最早的觀察起源于1893年，法國波爾多一所中學任教的物理教師盧什發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線，其形態(tài)會隨著兩面鏡子之間距離的變化而發(fā)生變化。但是由于缺乏相應(yīng)的理論基礎(chǔ)，盧什并不能對該現(xiàn)象做出進一步研究，也不能解釋光線產(chǎn)生變化的原因，而他發(fā)現(xiàn)發(fā)生了變化的黃鈉光線，準確的說也還不是我們現(xiàn)在所說的“激光”。

 

 

而從理論層面上證實激光的存在則是在1917年，愛因斯坦提出“光與物質(zhì)相互作用”理論。理論闡述了在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個弱光激發(fā)出一個強光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡稱激光。

 

 

1953年12月，美國物理學家查爾斯·哈德·湯斯和他的學生阿瑟·肖洛制成了一個裝置，利用分子的的振動原理產(chǎn)生了受到激發(fā)的微波束。這個過程被稱為“受激輻射的微波放大”。 按其英文的首字母縮寫為M.A.S.E.R,并由之造出了單詞“maser”（脈澤），然而直至此時人們都還沒有發(fā)現(xiàn)真正的激光（laser）。

而激光第一次出現(xiàn)在人們面前是在1958年，肖洛和湯斯將氖光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時，晶體的分子發(fā)出了鮮艷的、始終匯聚在一起的強光。根據(jù)這一現(xiàn)象，他們提出了"激光原理"，即物質(zhì)在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發(fā)時，都會產(chǎn)生這種不發(fā)散的強光——激光。他們?yōu)榇税l(fā)表了重要論文，并獲得1964年的諾貝爾物理學獎。

 

 

1960年7月7日，西奧多·梅曼宣布世界上第一臺激光器誕生。梅曼的方案是利用一個高強閃光燈管來激發(fā)紅寶石。由于紅寶石其實在物理上只是一種摻有鉻原子的剛玉，所以當紅寶石受到刺激時，就會發(fā)出一種紅光。在一塊鍍上反光鏡的紅寶石表面鉆一個孔，使紅光可以從這個孔溢出，從而產(chǎn)生一條相當集中的纖細紅色光柱，當它射向某一點時，可使其達到比太陽表面還高的溫度。

 

 

1961年，世界第一臺醫(yī)用激光機——紅寶石視網(wǎng)膜凝固機在美國問世，美國醫(yī)師Campbell、Koester等對剝離的視網(wǎng)膜進行焊接；Sonlon、Zeret、Eichler等人首批發(fā)表了“激光的生理作用”、“光脈沖引起眼的損傷”、“相干光源產(chǎn)生的光凝固”以及“激光在生物醫(yī)學的應(yīng)用的生理學基礎(chǔ)”等論文。1962年，歐洲的Bessis小組報道了他們用紅寶石激光照射細胞器的研究成果。1963年，蘇聯(lián)也開始發(fā)表激光生物效應(yīng)方面的文章。1966年，渥美和彥等發(fā)表了日本第一批激光醫(yī)學論文。

1969年：激光用于遙感勘測，激光被射向阿波羅11號放在月球表面的反射器，測得的地月距離誤差在幾米范圍內(nèi)。

1971年：激光進入藝術(shù)世界，用于舞臺光影效果，以及激光全息攝像。英國籍匈牙利裔物理學家Dennis Gabor憑借對全息攝像的研究獲得諾貝爾獎。

而后至今的時間里，隨著科技的發(fā)展、時代的進步，激光已經(jīng)從一個遙不可及的高科技產(chǎn)品慢慢步入人們的生活當中。激光的應(yīng)用非常廣泛，如用于科技,醫(yī)學,工業(yè),通信等領(lǐng)域。具體來說，如光纖通信、激光光譜、激光切割、激光焊接、激光裁床、激光打標、激光繡花、激光測距,激光雷達、激光武器、激光唱片、鐳射美容、鐳射掃錨等等都是當今常見的技術(shù)。

參考文獻

徐啟陽.  論激光誕生和發(fā)展的動力[J]. 物理. 1993(02)

本作品為“科普中國-科技創(chuàng)新里程碑”原創(chuàng) 轉(zhuǎn)載時務(wù)請注明出處

 

激光的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用

圖文簡介

激光這一現(xiàn)象最早的觀察起源于1893年，法國波爾多一所中學任教的物理教師盧什發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線，其形態(tài)會隨著兩面鏡子之間距離的變化而發(fā)生變化。