激光有什么作用 _什么

我們先來了解下原子是如何發(fā)光的
在原子當(dāng)中，外層軌道運行的電子的能量比內(nèi)層軌道的更大。而量子力學(xué)效應(yīng)使電子只能出現(xiàn)在有空間間隔的軌道上，而不能出現(xiàn)在兩個軌道層之間。注意，這里之所以說軌道層，是因為電子實際上并不是以環(huán)狀的方式繞原子核旋轉(zhuǎn)，而是隨機(jī)出現(xiàn)在軌道層的某個位置上，我們并不能確定電子下一刻會出現(xiàn)在軌道層的什么地方，只能知道它出現(xiàn)在某個地方的概率（注意:電子在第二層以上的軌道層[能級]上的分布概率并不是均勻地，而是符合波函數(shù)）。

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上圖：氫原子唯一的那個電子在不同能級上的概率分布。
當(dāng)電子從光（光子）或熱（聲子）吸收能量時，它接收了能量，動能增加，就不能呆在原來的電子層了。它會想出去“發(fā)泄”一下，于是就神秘地從原來的軌道層消失，然后突然出現(xiàn)在更高的軌道層上。但是在外層軌道上還是會“想家”的，于是那個電子“發(fā)泄”出一個光子之后，就又神秘地回到了原來的軌道層，老老實實地呆著了。因為電子這種“發(fā)泄”而產(chǎn)生的光輻射被稱為“自發(fā)輻射”——這是導(dǎo)致原子光譜發(fā)射線和吸收線的原因。[頭條·小宇堂—未經(jīng)許可嚴(yán)禁轉(zhuǎn)載]
但請注意，上面所說的“自發(fā)輻射”的光子的光波相位和方向都是隨機(jī)的，因此，由許多同類原子構(gòu)成的材料因為吸收了能量然后“自發(fā)發(fā)射”出光子會形成有一定光譜寬度限制的輻射（以某一個波長的光為中心）——也就是單色光。但這些光子并沒有共同的相位關(guān)系并且輻射的方向是隨機(jī)的。這是熒光和熱輻射的根本機(jī)制。產(chǎn)生單色光的根本原因，是電子“發(fā)泄”（術(shù)語叫做“躍遷”）時，總是從特定的軌道調(diào)回到原來的軌道，所以發(fā)出的光線的波長都是基本一致的，這個波長就叫做此原子的特征波長，而這個波長對應(yīng)的光波的頻率叫做特征頻率。
總結(jié)一下就是：原子接受能量之后會向周圍輻射出特征性的單色光。
激光是由“受激輻射”產(chǎn)生的
外部的電磁場（例如一束光）可以影響原子的量子學(xué)狀態(tài) 。
當(dāng)原子中的電子從低能級的電子層向高能級電子層躍遷的過程中，實際上電子會進(jìn)入某種過渡狀態(tài)，在這種情況下，電子從一個只有負(fù)電荷的電單級粒子變成某種“電偶極子”（同時具有正負(fù)兩極），并且會響應(yīng)于與其特征頻率一致的外部電場（例如入射的光子），于是此這個還沒有開始“發(fā)泄”電子被那“闖進(jìn)來”的光子“帶壞了”，變得跟這光子的某些特性一致（術(shù)語叫“諧振”），然后這電子還接收了入射光子的能量，迅速躍遷到位（比原來快得多），立即開始“發(fā)泄” 。但跟以往不同，電子這次“發(fā)泄出來”的光子的方向和相位都跟入射的那個光子完全相同。結(jié)果大量相同的原子在同一束光的照射下都釋放出與入射光方向完全一致的光子，匯聚成了一大束平行光——激光。
由于需要持續(xù)不斷地提供外來光束來激發(fā)原子發(fā)出激光，而且還需要增強(qiáng)最終獲得的激光的強(qiáng)度。于是科學(xué)家們發(fā)明了“光學(xué)腔”這種設(shè)備巧妙地來產(chǎn)生激光。光學(xué)腔又叫“激光腔”或者“光學(xué)諧振腔”——就是置于兩面對射的鏡子之中的發(fā)光體（術(shù)語稱為“增益介質(zhì)”，因為發(fā)光管中通常裝了能夠發(fā)出單色光的物質(zhì)，可以是氣體，也可以是液體或者等離子體）。如此，被充電的“增益介質(zhì)”不斷地在自己產(chǎn)生的“激光”的照射下不斷地產(chǎn)生新的激光，并且兩面鏡子將光線不斷疊加增強(qiáng)，只要輸入的電功率足夠抵消激光在鏡子間反射的消耗以及“增益介質(zhì)”散射光的消耗，那么就可以向外輸出激光了。
總結(jié)一下，在外來與特征頻率一致的光線的激發(fā)下，原子可以釋放出與外來光線方向和相位一致的輻射，這叫做“受激輻射” 。受激輻射產(chǎn)生的光子在“光學(xué)腔”中不斷匯聚和增益，可以最終穩(wěn)定地輸出激光。

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上圖：氦氖激光器——管中軸的粉橙色光芒是氣體在通電情況下形成的等離子體產(chǎn)生的非相干光，跟霓虹燈管中的情形一樣。這種發(fā)光的等離子體在受到外部光束激發(fā)的情況下，產(chǎn)生受激輻射（也就是激光），產(chǎn)生的激光在兩個反射鏡之間來回反射，不斷增強(qiáng)，最后從中心小孔射出。可以看到最后輸出的激光在右側(cè)屏幕上產(chǎn)生一個微小的強(qiáng)光斑。

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總結(jié)一下

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上圖：從左到右，受激輻射與自發(fā)輻射最大的不同就在于自發(fā)輻射的方向是隨機(jī)的，而受激輻射的方向與外來的光子一致

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上圖：從左至右——

吸收
自發(fā)輻射
受激輻射

【激光有什么作用】激光是利用能量將粒子從低能級輸送到高能級，由高能級到低能級時的躍遷以光子的形式釋放出能量，行話叫粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 。1958年激光之父肖洛和湯納斯建議使用順磁材料，1960年貝爾電話公司的梅曼首先制成固體紅寶石激光器，他采用了滲入了1一3%的鉻的寶石，磨成光學(xué)平面，用脈沖氙燈做激勵，制成了輸出6943埃的脈沖紅光，光電轉(zhuǎn)換效率千分之三。我國是61年由中科院長春光機(jī)所的干福熹副研究員制作成功紅寶石激光器的。隨后杰文等3人制成了氦一氖氣體激光器，連續(xù)輸出1.15u的近紅外光，之后制成了6328的紅色可見光，光電轉(zhuǎn)換效率百分之一。1964年印度人帕特制成了二氧化碳?xì)怏w分子激光器，輸出10.6μ的遠(yuǎn)紅外光，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)20%以上。肖洛和湯納斯都獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。