激光是什么

激光就是y射線嗎？還是a、B、y射線的混合，或者是其他呢？簡(jiǎn)單的給你答案吧，激光不是Y射線，也不是a、0、y射線的混合，而是通過(guò)一種特別的機(jī)制，利用折騰電子的方式，產(chǎn)生的一種電磁波。這種電磁波能量可大可校y射線本質(zhì)上也是一種電磁波，但它是折騰原子核的方式產(chǎn)生的，原子核幾乎集中了原子所有的質(zhì)量，所以定性的想想，折騰原子核射出去的電磁波應(yīng)該會(huì)比折騰電子射出去的強(qiáng)很多了，其實(shí)真實(shí)情況也是這樣的。大部分y射線比x射線強(qiáng)得多。

那什么是激光呢？中文翻譯其實(shí)挺言簡(jiǎn)意賅的，就是受到激發(fā)后出來(lái)的光埃它英文名是LASER，五個(gè)字母其實(shí)都是縮寫(xiě)，全稱是受激輻射光放大。那我們就仔細(xì)說(shuō)說(shuō)什么叫受激輻射的發(fā)光。咱們先看看普通的光源為什么會(huì)發(fā)光：比如像燈光、火光，它們是接收到能量以后，原子中的電子會(huì)吸收外界能量，注意是電子吸收了能量后，從低能級(jí)蹦到高能級(jí)上，就像蹦臺(tái)階一樣，但電子能站在第二級(jí)臺(tái)階上的時(shí)間短的可憐：一上去馬上就下來(lái)。就在下來(lái)的時(shí)候，把剛剛吃掉的那份能量就又吐出去了，吐出去就是以放出一份光子的方式實(shí)現(xiàn)的。

不過(guò)某種物質(zhì)，如果你就是這么隨隨便便放在一個(gè)環(huán)境里，基本上說(shuō)只要溫度還是幾千度以下，那簡(jiǎn)直沒(méi)什么電子能激發(fā)到第二層臺(tái)階，到第三層臺(tái)階那就更沒(méi)可能了。有多少比例的電子去了2層、3層是有物理公式描述的，這些電子的分布滿足一個(gè)叫做玻爾茲曼的分布規(guī)律。簡(jiǎn)單的說(shuō)能爬到更高能級(jí)的電子的數(shù)量隨著能級(jí)升高，呈指數(shù)的下降，而且這個(gè)指數(shù)的數(shù)字還不小呢。比如說(shuō)在20℃下：氫原子中處于最低能級(jí)的電子的數(shù)量是處于僅僅比它高一級(jí)的第二級(jí)能級(jí)電子數(shù)量的2.718的400次方，所以就算把溫度提高到幾百上千度，也依然對(duì)這個(gè)懸殊的比例沒(méi)什么提升。而且這個(gè)過(guò)程是很隨機(jī)的，那些自發(fā)輻射出的光子的方向往哪邊的都有，相位也不一樣，也有個(gè)別是從第三級(jí)往最低級(jí)跳的，這就是普通物體的發(fā)光，室溫下幾乎不可能看出來(lái)什么，溫度特別高時(shí)，開(kāi)始展現(xiàn)出一些顏色。

但這些和激光完全沒(méi)法比，差距就體現(xiàn)在發(fā)光的統(tǒng)一上，激光射出來(lái)的光子都是一個(gè)方向，都是一個(gè)頻率都是一個(gè)相位。這些是怎么做到的呢？這得先找到一些特殊的晶體結(jié)構(gòu)，這些晶體如果你給它加電場(chǎng)，或者持續(xù)用粒子轟擊這類晶體，就會(huì)讓電子的分布出現(xiàn)奇特的現(xiàn)象，就不是所有電子都趴在最低能級(jí)了，會(huì)有相當(dāng)多的電子被往上拋到第3能級(jí)，或者更高的能級(jí)，然后這些電子還會(huì)往下落一下，比如這時(shí)候它們被扔到第三能級(jí)后，最終都安安穩(wěn)穩(wěn)趴在第二能級(jí)反正就是很奇特，它們竟然可以在第二能級(jí)待好久，比如幾毫秒。我們就是要抓住這種電子分布的大反轉(zhuǎn)，再用一個(gè)固定頻率的光照射這個(gè)晶體，這個(gè)光的頻率大都是從它當(dāng)前那個(gè)能級(jí)往下跌落一個(gè)能級(jí)的，這兩個(gè)能級(jí)差對(duì)應(yīng)的就是光子的頻率。這時(shí)候受激輻射就開(kāi)始發(fā)生了，晶體就會(huì)發(fā)出跟誘發(fā)它的光完全一樣的光子出來(lái)，頻率一樣，發(fā)射方向一樣，偏振方向一樣，波的相位都完全一樣。而且你射入一個(gè)誘發(fā)的光子，那邊出來(lái)的就是多個(gè)同樣的光字，這就是一種放大效果，所以激光的英語(yǔ)LASER中第二個(gè)字母A，AmmhCon，就是放大的意思了。這個(gè)道理明白了,你就知道當(dāng)我們掌握描述晶體的理論后可以計(jì)算很多事情，首先就是一個(gè)指定的晶體，它的電子能級(jí)分布是什么樣的，外加電場(chǎng)需要調(diào)整到怎樣的形式，就有可能讓晶體的電子排布來(lái)一個(gè)反轉(zhuǎn)。而且反轉(zhuǎn)過(guò)后，我們應(yīng)該用什么頻率的光來(lái)激發(fā)它，激發(fā)出來(lái)的光是什么顏色的？放大的程度有多少。比如最早計(jì)算出來(lái)的就是用紅寶石晶體做的，紅寶石是什么呢，就是純凈的三氧化二鋁晶體。通過(guò)計(jì)算，在里面摻萬(wàn)分之五的氧化鉻，用高壓氙燈把鉻的電子激發(fā)到第三能級(jí)，這些電子被拋上去后，很快墜落到第二能級(jí)，然后就穩(wěn)定了，這時(shí)候再算算這個(gè)晶體中氧化鉻的第一能級(jí)和第二能級(jí)的差，把能量差對(duì)應(yīng)的光子頻率找出來(lái)，是694．3nm波長(zhǎng)的光，這正好落在可見(jiàn)光范圍，是紅色的。就用這種光照射那個(gè)摻雜了的紅寶石．就會(huì)出現(xiàn)紅色激光了。上面大致就是激光發(fā)射的原理這背后就是量子力學(xué)應(yīng)用在晶體上的成果�；�礎(chǔ)科學(xué)有什么用？1920幾年你問(wèn)玻爾、海森堡、泡利、薛定諤，他們也不知道：但一個(gè)完全體系的新理論遲早會(huì)改變世界的。