又一項新世界記錄誕生——譜線寬度僅為10毫赫茲的激光

提起激光就想起大街小巷的小廣告，激光治療、激光祛斑、激光脫毛......

其實，對於科學發展來說，激光有著更重要的作用呢！

激光是什麼？

20世紀以來，激光作為繼原子能、計算機、半導體之後人類的又一重大發明，被稱為「最快的刀」、「最準的尺」、「最亮的光」。

激光最初的中文名叫做「鐳射」或者「萊塞」，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞，翻譯過來就是「光受激輻射而放大」，其實激光的英文名就已經完全展示了激光誕生過程。

物質就是由不同的原子構成的，原子獲得能量之後處於不穩定的狀態，並會以光子的形式將能量發射出去，由此形成了光。激光，就是被激發出來的光子隊列，這種被激發出來的光子光學的特性一樣，步調極其一致。

我們所看到的電燈泡發出來的光子各不相同，並且會朝著各個方向射去，步調完全不同，而激光中的光子則是一心往一處去，這也就是為什麼激光的威力很大。所以，也正因為這個原因，過去的人們常常把激光稱為「死光」。

因此，激光的最大特點就是：定向發光、亮度極高、顏色極純、能量極大。

10豪赫茲的激光有多厲害？

光的顏色是由光的波長（或頻率）決定，一定的波長對應一定的顏色。發射單種顏色光的光源稱為單色光源，它發射的光波波長單一。單色光源的光波波長雖然單一，但仍有一定的分布範圍。

如氖燈只發射紅光，單色性很好，被譽為單色性之冠，波長分布的範圍仍有0.00001納米，因此氖燈發出的紅光，若仔細辨認仍包含有幾十種紅色。

由此可見，光輻射的波長分布區間越窄，單色性越好。激光器輸出的光，波長分布範圍非常窄，因此顏色極純。激光器的單色性遠遠超過任何一種單色光源。理想的激光只有一個頻率和波長，譜線是沒有寬度的一條線，但現實中無法達到。

這次德國和美國科學家聯合創造出了譜線寬度僅10毫赫茲（1毫赫茲為0.001赫茲）的激光，就創下激光單色性的新世界紀錄。

作為迄今為止離理想單色性最近的激光，用它測量原子頻率可以讓光子鍾更加精確，還有助於光譜學和射電天文學研究等。

普通激光的線寬通常為幾千赫茲到幾百萬赫茲，不適合精度要求特別高的實驗，因此想要完成高精度的實驗就需要線寬更窄的激光。

德國聯邦物理技術研究所和美國實驗天體物理聯合研究所的科學家合作創造出兩束波長約1.5微米的激光，對比印證顯示其線寬為10毫赫茲，這兩束激光非常穩定，組成激光的所有光波都非常相似、振蕩步調高度一致，能在每秒振蕩194萬億次的情況下維持同步至少11秒。

在這段時間裡，該激光可以傳播330萬千米，相當於地球到月球距離的將近10倍。

為提高單色性，研究人員還決定激光屬性的關鍵部件——諧振腔進行了嚴密設置，盡量隔絕溫度、壓力等外界影響，並冷卻到約零下150攝氏度，使諧振腔的長度波動不超過氫原子直徑的千萬分之一。

他們說，實驗裝置還可進一步優化，有可能將線寬縮小到低於1毫赫茲的水平。

現在，激光被用於提高光學原子鐘的質量，並以更高的精度測量超冷原子。未來，激光器也可以用來更精確地測量電磁輻射，甚至可以測試相對論。

文章參考：

http://news.pconline.com.cn/949/9490456.html

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