激光产生原理及其应用高中物理

激光

用电学、光学及其它方法对工作物质进行激励，使其中一部分粒子激发到能量较高的而又能维持时间较长的所谓亚稳态上去，当这种状态的粒子数量大于能量较低状态的粒子数时，叫做粒子数的反转。由于场效应的作用，处于高能态的粒子受到感应而跃迁到低能态，同时发生光的辐射，这种辐射称为受激辐射。这种辐射又感应其他高能态的粒子发生同样的辐射。受激辐射的特点是辐射光和感应它的光子同方向、同位相、同频率并且同偏振面。若把激光的工作物质置于谐振腔内，则光辐射在谐振腔内沿轴线方向往复反射传播，多次通过工作物质，使工作物质中处于反转态的粒子不断受到感应而发光，一个粒子的辐射感应一大片造成雪崩似的放大效果，而形成一束强度很大、方向集中的光束，这种光束称之为激光。

激光器

激光器是能够产生激光束的机器。

激光器是由三部分组成的。即工作物质、泵浦源和谐振腔。工作物质是发射激光的材料。一般来说，根据激光器的性能要求而选择不同的工作物质是基本的原则。谐振腔由一块半反半透镜组成，起到反射振荡的作用。激光便是从那块半反半透镜输出来的。

我们可以用一句话来概括激光的产生：泵浦振荡生激光。

激光的特点是：

具有很好的单色性、方向性和相干性，并且亮度极高。（1）单色性——如氦氖激光器发射出频率为4.74×1014赫兹的红色激光，它的频带宽仅是9×1012赫兹。

（2）方向性——激光光源的光束延伸几公里后扩展范围的线度不到几厘米，而探照灯延伸几公里后的扩展范围的线度有几十米。

（3）相干性——受激辐射满足干涉条件，因而激光具有很好的相干性。

（4）高亮度——由于激光能把巨大的能量高度集中地辐射出来。如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体的被照部分在不到千分之一秒时间内产生几千万度的高温。自从激光问世以来，不但使古老的光学又变得生气勃勃，并促使许多科学技术领域发生了巨大的变化，诸如激光手术刀，激光切割，直至激光武器等等。

激光不是一种天然光源，而是由激光器产生的。激光器中有能产生激光的工作物质，如红宝石、二氧化碳、一些染料都可以作为工作物质，此外还有能量激励装

置和光学谐振腔。激光器工作时，工作物质从能量激励装置得到能量，再把获得的能量用光的形式放出，放出的光在光学谐振腔中来回振荡，不断被放大，就形成了激光。

激光的特点：（注释）

与人们日常见到的灯光、日光相比，激光有许多非常特殊的性质。

日常见到的光实际上是由许多种颜色的光组合成的，而一束激光却只包含一种颜色，而且非常纯净，这称为激光的良好的单色性。

普通光源发出的光射到远处会逐渐分散，而激光却可以射到很远的地方且分散很小，这就叫做良好的方向性。

激光的光波在频率、位相和振动方向上均相同，因此激光的相干性极好。

太阳照在身上会感到温暖，这是因为光线具有能量的缘故。激光可以在很短的时间里(如十亿分之一秒或者更短的时间)把很大的能量集中在很小的面积上，因此激光具有很高的亮度。

激光是与原子能、半导体、计算机一起出现的20世

纪的四项重大发明之一

世界上第一台激光器是1960年由美国的梅曼博士研制成功的。他用红宝石单品作为工作物质，。

当作为激励源的氙灯发出强光照射红宝石时，红宝石中的铬原子吸收绿光和蓝光，由基态跃迁到激发态，造成粒子数反转。

大约半年后，我国也研制出一台红宝石激光器。

一根普通的电话线，只能通三路电话；一条微波线路，可通十万路电话；而一条激光通讯线路，可以通一亿路电话。

应用归类：

1、生命科学。

2、能源科学。

3、信息科技。

4、先进的武器系统。

5、其它。