激光那些事：20世紀重大人類發明

激光是20世紀人類的重大發明之一。從20世紀60年代初激光被發明以來，就被迅速應用於醫學、科研、工業、軍事、通信等各領域，給傳統工業和經典技術以巨大衝擊，產生了新的學科和大批高新工業，影響了人類生活的各個方面。

激光束

激光的發現是理論先於實踐的典型代表

愛因斯坦在研究光和物質的相互作用時，就打下了關於激光的理論基礎。他提出激光的產生與原子的結構有關。雖然理論上預言了可以有這樣近乎完美的光，如何實現卻困擾了科學學家們40多年，有人甚至認為這是不可能的。

直到1951年，美國物理學家湯斯，一天早晨在等候買早餐時，才突然認識到，用熱或電的方法，讓它們處於激髮狀態，可以用微波誘導它們發射出很強的「受激微波」 ，他立刻把這個想法記錄了下來。回實驗室後，他反覆實驗，於兩年後成功實現了 「受激輻射微波放大」。幾年之後，光學波段的受激輻射光源也被研製出來了。美國科學家梅曼利用改進的干涉諧振腔，採用紅寶石作為工作物質，利用高強閃光燈光管來激發紅寶石，於1960年5 月獲得了波長為694.3納米的激光，此時距離愛因斯坦提出激光理論已經40多年了。

性能優越的激光

激光應用非常廣泛，它幾乎無處不在，從手術刀、焊接、切割、印表機到掃描成像、通信、微細加工，甚至作為武器。它具有普通光源所沒有的優點，畢竟它產生的機理和普通光源不同。激光器發出的受激輻射光是從壽命高達幾毫秒到幾秒的亞穩態發射出來的。利用激光的性能可以進行多項精密的實驗，由此開創了很多新的學科和工藝。比如，激光全息呈現、激光測速、激光干涉、激光測距等。還有實驗室常用的氦氖激光器，雖然功率只有10毫瓦，產生的光的亮度卻極高。如果採用調製技術將能量在時間上集中起來，可以得到極高的脈衝功率。

激光手術刀

激光可以移動物體

光實際上是肉眼可以覺察到的一種電磁波，具有波的特性。同時，光也具有粒子性，可看成由一種被稱為光子的粒子構成。這就是所謂波粒二象性。無論從波的角度還是從粒子的角度理解，光都帶有動量。因此當光照射到物體上時，就將動量傳給物體，從而對物體施加一定的壓力，稱為光壓或輻射壓。輻射壓最早由英國物理學家麥克斯韋通過理論推導出，後來得到實驗驗證。輻射壓力很小，在日常生活中不易被察覺到。輻射壓力是人們對光移動物體的最早認識。20世紀70年代，科學家還發現，用強度不均勻的激光束照射微粒，微粒就會被吸引到光最強的地方，並被陷在光最強的位置附近。

作者： 原理君[責任編輯: 張端穎]

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