激光這一現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現了一個有趣的現象:兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線,其形態會隨著兩面鏡子之間距離的變化而發生變化。但是由于缺乏相應的理論基礎,盧什并不能對該現象做出進一步研究,也不能解釋光線產生變化的原因,而他發現發生了變化的黃鈉光線,準確的說也還不是我們現在所說的“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“光與物質相互作用”理論。理論闡述了在組成物質的原子中,有不同數量的粒子(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,會從高能級跳到(躍遷)到低能級上,這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光,而且在某種狀態下,能出現一個弱光激發出一個強光的現象。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生了受到激發的微波束。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現真正的激光(laser)。
而激光第一次出現在人們面前是在1958年,肖洛和湯斯將氖光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時,晶體的分子發出了鮮艷的、始終匯聚在一起的強光。根據這一現象,他們提出了"激光原理",即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時,都會產生這種不發散的強光——激光。他們為此發表了重要論文,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,世界第一臺醫用激光機——紅寶石視網膜凝固機在美國問世,美國醫師Campbell、Koester等對剝離的視網膜進行焊接;Sonlon、Zeret、Eichler等人首批發表了“激光的生理作用”、“光脈沖引起眼的損傷”、“相干光源產生的光凝固”以及“激光在生物醫學的應用的生理學基礎”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,蘇聯也開始發表激光生物效應方面的文章。1966年,渥美和彥等發表了日本第一批激光醫學論文。
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。
1971年:激光進入藝術世界,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,隨著科技的發展、時代的進步,激光已經從一個遙不可及的高科技產品慢慢步入人們的生活當中。激光的應用非常廣泛,如用于科技,醫學,工業,通信等領域。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。
參考文獻
徐啟陽. 論激光誕生和發展的動力[J]. 物理. 1993(02)
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