北京邮电大学出版|人们是如何发现激光的发现与创新的？激光对现代生活有什么用处？
所谓“激光” ， 是“光受激辐射放大”(LASER ， 是Light Ampli-fication of Stimulated Enlission of Radiation的缩写)的简称 ， 也翻译为“莱塞”或“镭射” 。 通俗地说 ， 激光就是受激而发射出来的光 。 这种光具有“团队精神” ， “步调一致”地以发散度很小(大约0．057度)的“光束”向目标前进——例如射到远达38．4万千米之外的月球表面 ， 光斑直径不超过0．2～2千米 。 而不是像普通的光那样“军心涣散” ， 向“四面八方”“各奔前程”——即使用方向最好的普通探照灯光射向月球 ， 光斑直径至少也会分散到几百千米 。
本文插图
普通的光在亮度和单色性等方面 ， 都不能满足人们的需要 。 于是科学家们探索光学新技术和寻找新光源的研究就写下了前面的篇章 。
这位主编为什么要对论文“亮红灯”呢？原来 ， 他认为梅曼搞的依然是微波激射器 ， 而微波激射器已经被科学家们发展到了很高级的程度 ， 就没有必要用“快报”的形式发表了 。
《物理评论快报》的主编拒绝发表梅曼写来的发明激光器的论文 ， 梅曼只好在1960年7月7日的《纽约时报》上发布了制成激光器的消息 ， 并把成果寄到英国《自然》杂志社 。 《自然》杂志社很快在8月6日正式发表了梅曼的这个成果 。 而美国的《物理评论快报》在第二年才发表了梅曼的详细论文 。
本文插图
我们知道 ， 所谓“微波”和“激光”都是电磁波 ， 两者在这个意义上并没有本质的区别 ， 只不过激光的波长更小(或者说频率更高)罢了 。 但是 ， 发明了微波激射器 ， 并不等于能制成激光器——制成能够生产频率更高的激光的激光器困难得多!
正因为困难和重要 ， 所以在汤斯发明了微波激射器以后 ， 当时世界上的许多实验室都在激烈竞争——尽快制成激光器!例如 ， 美国物理学家桑德斯(1924～) ， 出生在伊朗的、汤斯的学生贾万(1926～) ， 前苏联物理学家克罗辛和波波夫等 。 其中 ， 在贝尔实验室工作的贾万、别耐脱、海利奥托在1960年2月还制成了著名的氦氖激光器 。 接下来 ， 外腔式气体激光器、玻璃激光器、有机液体激光器、喇曼激光器、半导体激光器……相继诞生 。
梅曼有用红宝石做微波辐射器的多年经验 ， 并由此预感到用红宝石做激光材料的可能性 ， 在试验了包括红宝石在内的多种材料都不理想之后 ， 果断地杀“回马枪” 。
本文插图
梅曼在实验中用螺旋形脉冲氙灯激励含铬0．05％的镀银红宝石圆柱体——直径和高都是19毫米 ， 得到的这个参数达到75％以至后来的100％ 。 于是 ， 波长为694．3纳米的、峰值功率为10千瓦的、频谱纯度很高的深红色激光产生了 。
在发明激光的过程中 ， 有三个物理学家作出了重要的贡献——法国的卡斯特勒(1902～1984)和他的学生布罗塞尔 ， 以及美国的比特 。 在隔洋相对的朋友比特有关“光抽运”的思想启发下 ， 卡斯特勒和布罗塞尔于1955在实验中观察到了光抽运现象 。 接着 ， 他们还实现了光抽运和“光磁共振”的结合 ， 完成了研制激光的核心技术 。 遗憾的是 ， 比特羞于面子 ， 拒绝了卡斯特勒邀请他一起署名发表有关论文的邀请 。 于是 ， 1966年的诺贝尔物理学奖 ， 只能让“激光之父”卡斯特勒独享 。
这是由于激光的亮度比太阳光还要高100亿倍 ， 具有普通光没有的很多优良性能 ， 所以 ， 当激光它初降人世 ， 就立即得到科学家们的青睐与喜爱 。
本文插图
目前 ， 科学家们已经获得了各种激光——红外光激光、可见光激光、紫外光激光、X光激光(例如1984年10月美国普林斯顿大学研制出的波长为18．2纳米等波长的X激光 ， 和劳伦斯利弗莫尔实验室研制出的15．5纳米的X激光) ， 以及可调谐激光(例如梅曼红宝石激光) ， 等等 。
激光器种类繁多 。 从工作物质来分 ， 有同体激光器(例如梅曼的红宝石激光器)、液体激光器、气体激光器、自由电子激光器等 。 此外 ， 还有在一定范围内可连续改变输出波长的可调谐激光器、光学谐振腔较大的大光腔激光器 ， 等等 。
本文插图
1963年 ， 美国的汽车工程师雷斯特在一家大医院坐以待毙——6次手术、3次放射性治疗、多次化学药物治疗之后 ， 右肩上3个黑色毒瘤依旧“死而复生” 。 医生们会诊后决定让新式武器——激光上阵 。 在接连照射了18天激光以后 ， 雷斯特从“地狱”门口回到了人间“天堂” 。 从此 ， 激光在医学上开始大显神通 。
除了用于通信、治疗疾病和探测以外 ， 激光还有许多用途：光纤传感器、测距和基准测量、参数测量、改变生物性状、材料加工、全息照相、照排、武器、跟踪和制导、核聚变、分离同位素……
【北京邮电大学出版|人们是如何发现激光的发现与创新的？激光对现代生活有什么用处？】本文为***作者原创 ， 未经授权不得转载
推荐阅读
- 甲状腺疾病|甲状腺疾病患者可以接种新冠疫苗吗？北京疾控释疑
- 杨振宁|清华大学辟谣：杨振宁逝世系谣言
- 杨振宁|清华大学：“物理学家杨振宁近日逝世”系谣言，先生身体健康
- 杨振宁|杨振宁教授去世？清华大学已辟谣：先生当前身体健康
- 北京疾控|北京疾控：甲状腺疾病患者新冠疫苗预防接种注意这些事
- 布法罗大学|新工具可以通过眼睛里的微小反射来识别出深度伪造照片
- 北京|北京沙尘暴的空气污染远超你的想象，它有八种方式伤害你的健康！
- 微创手术|女大学生双手“挥汗如雨” 微创手术20分钟搞定顽疾
- 朱拉隆功大学|用狗追踪无症状感染者？准确率95％，朱拉隆功大学解锁新成就！
- 新冠肺炎|香港大学研究团队：抗麻风药“氯法齐明”可治疗新冠肺炎