01 什么 是激光？从微观粒子的能量跃迁说起
要理解激光，我们首先要观察微观世界中粒子的运动。
于原子或者分子的内部之中, 电子是分布在不一样的能级上面的。当电子把外部的能量吸收之后, 便会从低能级朝着高能级进行跃迁；当它从高能级返回到低能级的时候, 就会将光子释放出来。
太阳光、日光灯或者白色发光灯等普通光源, 其发光进程称作自发辐射, 每个电子跃迁的时间, 以及空间方向, 全然是随机的, 因为这样使得这些光子的相位、偏振状态和传播方向杂乱无序, 这便是相干性非常差的普通光。
一种光, 它是激光, 是借助受激辐射而产生的, 具备方向性、颜色单一性以及非常大的能量密度, 再者相干性非常良好等诸多特征性质特点, 它啊根本并非是在自然界当中自然天然能够存在而诞生的那种光的类型, 反倒是因通过依靠人工去加工制作的机器装置, 也就是激光器而可以产出产生生成形成弄出来的。
02 爱因斯坦的受激辐射理论
激光的发现高中物理发展史高中物理发展史234范文网，源于一个理论物理学的突破。
在1917年的时候, 爱因斯坦针对黑体辐射展开研究, 那时他极为敏锐地察觉到, 光跟物质之间的相互作用应当是同时存在着这样三种过程的, 分别是自发辐射, 还有受激吸收, 以及受激辐射。
高能级粒子自行回到低能级并释放光子, 这被称作自发辐射；处于低能级的粒子吸收光子后跃迁到高能级, 此乃受激吸收；而当处于高能级的粒子因受到特定频率光子的激发, 从而跃迁到低能级, 并且释放出一个跟入射光子完全一样, 也就是频率、相位、传播方向、偏振状态都相一致的新光子, 这便是受激辐射。
激光它具有四大核心特性：
单色性 ： 波长范围窄，颜色纯度高；
相干性： 光波之间保持稳定的相位关系；
方向性： 光束发散角极小，可传输极远距离；
在经过聚焦这个操作之后, 便可把能量集中起来, 使其集中到微米范围的区域, 甚至是比微米还要小的区域, 是具有高能量密度的。
03 从纸上公式到红宝石的第一缕光
激光被发现而成了20世纪物理学理论跟工程技术完美融合的典型例子。是从爱因斯坦把理论在纸面上进行预言开始的, 一直到人类切实看到第一束激光之后, 科学家们在黑暗当中摸索跨度将近半个世纪之久。
01 1928年
德国的名叫拉道夫·拉登堡的物理学家, 在开展气体放电管的色散特性度量工作时, 最先于实验里察觉到了因受激辐射致使的微弱物理现象, 从实验角度间接地验证了爱因斯坦在11年前所做出的天才般的预言, 为人类朝着受控发光迈进了第一步。
02 1954年
美国有位物理学家叫查尔斯·汤斯, 他的学生是阿瑟·肖洛, 他们借助受激辐射原理, 成功研发制出第一台微波激射器, 也就是MASER, 这台装置把氨分子当作增益介质, 成功达成了微波的相干放大。
03 1958年
汤斯提出了一个构想, 这个构想是将Maser原理推广到光波段, 同时, 阿瑟·肖洛也提出了同样的构想, 他们还提出, 要使用开放式光学谐振腔来实现光的受激辐射放大, 也就是人们所说的“激光”（LASER）。
04 1960年
在1960年5月16日的时候, 梅曼借助红宝石晶体（也就是掺铬刚玉）以及螺旋形脉冲闪光灯, 成功研发出世界上第一台红宝石激光器, 其输出的是波长为694.3nm的红色激光。那束持续时长约为300微秒的光, 正式宣布人类迈入激光时代。
先是理论方面做好了所有铺垫, 过后实验方面也完成了全部铺垫, 紧接着人类的第一束激光才正式诞生, 从此激光技术从书本当中的理论迈向了现实。
04 第一台激光器之后：激光应用不断拓展
第一台激光器诞生了之后, 科学家持续不断地改进增益介质, 以及泵浦方式, 激光器的种类渐渐增多起来, 应用也从实验室迈向社会。二十世纪六十年代的时候, 激光开始被用于科研、测距、遥感, 还有精密测量；七十年代, 激光打印、全息成像等技术一步一步地发展；八十年代, 激光唱片以及光纤通信兴起, 半导体激光器成为重要的光源。进入九十年代, 激光被广泛应用于集成电路、汽车制造、医疗, 还有数字存储。进入21世纪以后, 激光雷达与激光通信, 还有先进光纤以及精密制造, 都在迅速发展着, 激光器持续朝着高功率、高效率、高稳定性以及集成化的方向进行升级, 并且构建起了覆盖材料、器件、设备以及应用的完整产业链。
