什么是激光与激光技术
写出四个表示看的词语-
魅力科学论文
题
目
什么是激光与激光技术
姓
名
徐留稳
专
业
交通运输
学
号
201334023
指导教师
张志强
郑州科技学院车辆与交通工程系
二○一六年六月
激光，
是一种自然界原本不存在的，
因受激
而发出的具有方向性好、
亮度高、单色性好和相
干性好等特性的
光。
物理学家把产生激光的机理溯源到
1917
年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提
出的假说，即光的吸收和发射可经由受激吸收
、受激辐射和自发辐射三种基本过程。
众所周
知，
任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。
当处于低能级上的粒
子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃
迁到相应的高能级上（受激
吸收）
后，
总是力图跃迁到较低的能级去，
同时将多余的能量以光子形式释放出来。
如果光是在
没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射）
，此时被释放的光即为普通的光（如电灯、
霓虹灯等）
，其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。但如果是在外来光子直接作用下
由高
能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射）
，被释放的光子则与
外
来的入射光子在频率、
位相、传播方向等方面完全一致，
这就意味着外来光得到了加强，我们称
之为光放大。
显然，
如果通过受激吸收，
使处于高能级的粒子数比处
于低能级的越多
（粒子数反
转）
，这种
光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。
激光之
所以被誉为神奇的光，是因为它有普通光所完全不具备的四大特性。
1.
方向性好
——
普通光源（太阳、白炽灯或荧光灯）向四面八方发光，而激光的发光方向可以限制
在小于几
个毫弧度立体角内（图
8-9
）
，这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光准直、导向和测
距就是利用方向性好这一特性。
——
2.
亮度高
——
激光是当代最亮的光源，只有氢弹爆炸瞬间
强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光
亮度大约是
103
瓦／（厘米
2.
球面度）
，而一台大功率激光
器的输出光亮
度经太阳光高出
7
～
14
个数量级。这样，尽管激光的总能量并不一定很大，但由
于能量高度集中，<
/p>
很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度高温。
激光打
孔、切割、焊接和激光外科手术就是利用了这一特性。
——
3.
单色性好
——
光是一种电磁波。
光的
颜色取决于它的波长。
普通光源发出的光通常包含着各种波长，
是各种颜色光的混合。
太阳
光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫
七种颜色的可见光及红外光、紫外光等不可见光。而某种激
光的波长，
< br>只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。
如氦氖激光的波长为
< br>632.8
纳米，
其波长
变化范
围不到万分之一纳米。
由于激光的单色性好，
为精密度仪器测量
和激励某些化学反应等科
学实验提供了极为有利的手段。
——
4.
相干性好
——
干涉是波动现象的一种属性。基于激光具
< br>有高方向性和高单色性的特性，它必然相干性极好。
激光的这一特性使全息照相成为现实。
——
所谓激光技术，就是探索开发各种产生激光的
方法以及探
索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。
自
1960<
/p>
年美国研制成功世界上第
一台红宝石激光器，我国也于
1961
年研制成功国产首台红宝石激光器以来，激光技术被认为是
20
世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子
计算机技术之后的又一重
大科学技术新成就。
30
多年来，激光技术得到突飞猛进的发展，不仅研制了各个特色的多种多
样的激
光器，而且激光应用领域不断拓展，并形成了激光唱盘唱机、激光医疗、激光加工、激光
全息照相、
激光照排印刷、激光打印以及激光武器等一系列新兴产业。
< br>激光技术的飞速发展，
使
其成为当今新技术革命的
“
带头技术
”
之一。
各式各样的激光器
——
在光源中，实
现能级粒子数
反转是实现光放大的前提，
也就是产生激光的先决
条件。
要实现粒子数反转，
需借助外来光的力
< br>量，使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去，这个过程我们称之为
“
激励
”
。
——
我们
通常所说的激光器，
就是使光源中的粒子受到激励而产生受激辐射跃迁，
实现粒子数反转，
然后
通过受激辐射而产生光的放大的装置。
激光
器虽然多种多样，
但使命都是通过激励和受激辐射而
获得激光。
因此基本组成通常均由激活介质（即被激励后能产生粒子数反转的工作物质）
、激励
装置
（即能使激活介质发生粒子数反转的能源，
泵浦源）和光谐振腔
（即能使光束在其中反复振
荡和被多次
放大的两块平面反射镜）等三个部分组成（图
8-2
）
。
——
经过
30
余年的发展，各
国开发出实用的激光器已超
过
200
种。种类繁多，特点各异，用途也各不相同。激光器有
各种
不同的分类方法：按工作物质来分有气体、玻璃、晶体、液体、半导体、准分子等激
光器，还有
化学激光器
（靠化学反应而形成受激状态）
和自由电子激光器等；
按波长来分，
覆盖的波长
范围