大师作文网激光是什么?怎么产生?
来源：学生作业帮 编辑：大师作文网作业帮 分类：综合作业 时间：2024/11/13 12:31:25
激光是什么?怎么产生?
激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词.意思是“受激辐射的光放大”.激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程.1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”.
激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”.它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现,但要直到 1958 年激光才被首次成功制造.激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的 出现.激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展.
【激光产生】
[编辑本段]
若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1,在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程.受激发射跃迁所产生的受激发射光,与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向.因此,大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的.受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度.当两个能级的统计权重相等时,两种过程的几率相等.在热平衡情况下N2＜N1,所以受激吸收跃迁占优势,光通过物质时通常因受激吸收而衰减.外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态.在这种情况下,受激发射跃迁占优势.光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后,光强增大eGl倍.G为正比于(N2-N1)的系数,称为增益系数,其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关.一段激活物质就是一个激光放大器.
如果,把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1）,处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射.其中,非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时,光强不断增长.如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数),则可产生自激振荡.原子的运动状态可以分为不同的能级,当原子从高能级向低能级跃迁时,会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）.同样的,当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话,会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后,部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）.这些运动不是孤立的,而往往是同时进行的.当我们创造一种条件,譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场,受激辐射得到放大从而比受激吸收要多,那么总体而言,就会有光子射出,从而产生激光.
激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”.它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现,但要直到 1958 年激光才被首次成功制造.激光是在有理论准备和生产实践 迫切需要的背景下应运而生的,它一问世,就获得了异乎寻常的飞快发展,激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生,而且导致整个一门新兴产业的 出现.激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段,去获得空前的效益和成果,从而促进了生产力的发展.
【激光产生】
[编辑本段]
若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1,在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程.受激发射跃迁所产生的受激发射光,与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向.因此,大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的.受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度.当两个能级的统计权重相等时,两种过程的几率相等.在热平衡情况下N2＜N1,所以受激吸收跃迁占优势,光通过物质时通常因受激吸收而衰减.外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态.在这种情况下,受激发射跃迁占优势.光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后,光强增大eGl倍.G为正比于(N2-N1)的系数,称为增益系数,其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关.一段激活物质就是一个激光放大器.
如果,把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1）,处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射.其中,非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时,光强不断增长.如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数),则可产生自激振荡.原子的运动状态可以分为不同的能级,当原子从高能级向低能级跃迁时,会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）.同样的,当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话,会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后,部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）.这些运动不是孤立的,而往往是同时进行的.当我们创造一种条件,譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场,受激辐射得到放大从而比受激吸收要多,那么总体而言,就会有光子射出,从而产生激光.