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激光是一种什么光?

杭州师范大学科学领域创作者

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激光只是一种特殊的光波,其特殊性体现在亮度高,相干性好等方面,而你说的光线是几何光学里的定义,即光波波长为零时光波近似为一条直线。至于你说的激光是不是光线(准确的描述应该是激光能不能近似为直线模型),取决于具体的应用。

激光与普通光不同,激光是一种电能转化的可见光,它具有单一方向性的物理特性,并具有电热能量,照射生物组织会造成损伤。利用这一特性,激光在医学临床中进行了广泛的应用,激光有强激光和弱激光之分,LED光源也是激光家族中的新型光源,属于弱激光范畴,通常用来常规医疗。随着科技水平的不断提高,激光己广泛地用在全息摄影、艺术光影、工业切割、仪器测量、军事杀伤武器等。


激光是受激辐射,分子或原子产生能级跃迁产生的。原理也不复杂,激光器前后有一个半反射镜和全反射镜。受激产生光子在两个绝对平行的放射镜内,不断刺激放大。没在这个平行镜内反射的,就从旁侧飞出了,最后只剩下在两个平行镜反复飞行的光子,由激光腔决定相干,由半反射镜把激光输出。所以是单色平行的光。

激光,是受激发射的光的简称。

激光最大的特点是激光束中的光子都一个样,一种频率,一个波长,一样的偏振。如果把光子比喻成一个个人,则激光就像排列整齐,身穿统一制服的仪仗队,喊着一二一口号正步走。而我们平时的探照灯发出的光,则象到了饭点涌向食堂的大学生人流,有方向,无秩序。

原子外围电子在轨道间跃迁,就会发射一个光子,光子的能量就是这两个轨道的能级差。而光子的能量又是同光子的频率对应的。

比如蜡烛火苗,发光的是火苗位置的高热气体,气体原子在热碰撞中发生外围电子跃迁,电子吸收能量跃迁到高能级轨道,但这种高能级状态不稳定,很快在某些随机因素的扰动下落回到最低能级,这时也就对外发射一个光子。因为气体分子杂乱无章,同时电子跃迁的能级也是随机的,于是火苗发射的光就是四面八方的,频率也是各种都有的。

激光是在激光发射器产生的,它要让原子的电子跃迁都处于同一个能级,这样发出光子就都是一个频率。激发态的原子们在一个方向激发源的扰动下,象雪崩一样朝同一个方向释放光子,于是就得到了激光。它的光子们频率一样,方向一致。

激光只是一种特殊的光波,其特殊性体现在亮度高,相干性好等方面,而你说的光线是几何光学里的定义,即光波波长为零时光波近似为一条直线。至于你说的激光是不是光线(准确的描述应该是激光能不能近似为直线模型),取决于具体的应用。

激光,几乎已经成为所有科幻电影的标配。激光总给我们一种耀眼而神秘的感觉。

其实激光并不神秘,它最简单的原理就是把光摄入一个由两面反射镜组成的谐振腔里,随着光束的来回反射,光在谐振腔里不断加强,波长也变得单一,最后从一个小孔出来,就是我们日常见到的激光了。你说谐振腔是什么啊?感觉听不懂,但在这个视频里,你会知道原来激光发明人用的最早的谐振腔,就是一个红宝石棒子,棒子两端打磨光滑,镀上银做反射镜,然后放入一个灯管里,这就做成了历史上第一个激光器!

红宝石激光器的工作原理

现如今激光已经利用到各行各业,最先进的量子通信都是基于激光技术的,甚至量子计算机都可能由激光来实现。激光也被应用到激光切割领域,造福了很多细分的制造行业。目前国内知名的大族激光、华工激光、瑞马激光、迅镭激光都是可以信得过的品牌。

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