激光的科学之谜

那是20世纪50年代，随着无线电电子学的飞速发展，为了探索产生更短的相干电磁波，在1954年，美国哥伦比亚大学教授查尔斯·哈德·汤斯首次制成了氨分子微波激射器，由此打开了通向激光的道路。

1960年，世界第一台以红宝石为受激物体的激光器由美国物理学家梅曼研制成功。这台激光器的问世轰动了全美国，出现了光学物理的“文艺复兴”时代。

激光的出现与发展，是从事电磁波谱学研究的学者们努力的结果，是相干电磁频谱向高频段发展的必然。它不仅是光学领域的伟大成就，更是电子学领域的伟大成就，为电子学的发展开创了一个崭新的局面。而传统电子学的原理，借助光电、电光转换，用途遍及整个电子工程领域。

尽管现在激光技术还处于幼年时代，却已经为人类带来了几千种之多的各种激光发生器，有固体、气体、半导体、有机染料、化学、准分子、自由电子、巨脉冲等各种类型。

什么样的光才是激光呢？简单地说，激光也是一种光。它与普通光，如太阳光、灯光一样也是一种电磁波。但是，激光产生的方法与普通光不同，它是物质“受激”而产生的光。

1917年，爱因斯坦在统计平衡观点研究“黑体”辐射时，得到一条结论：“自然界有两种不同的发光方式：一种叫自发辐射；另一种叫受激辐射”。各种各样的人造光源，例如电灯、日光灯等都属于自发辐射光。各种自然现象所发射出来的光，也都属于自发辐射。这些光都有一些共同之处，比如光线向四面八方射出，其中包含着各种各样的颜色。

激光是原子受激发射而辐射的一种光，它是一种新型的光源，和普通光源的区别在于发光的微观机制不同。普通光源的发光是以自发辐射为主，各个发光中心发出的光波无论方向、位相或者偏振态都各不相同。激光的发光则是以受激辐射为主，各个发光中心发出的光波都具有相同的频率、方向、偏振态和严格的位相关系。由于这些差别，激光具有强度高，单色性好、相干性好和方向性好等几个特点。

激光亮度是高压氙灯亮度的37亿倍。激光领域是光频电子的范畴。激光器的出现，提供了光频波段的电磁振荡源。激光从物理学上看是电磁场，是整个电磁辐射的一个组成部分。爱因斯坦基于对电磁现象的研究，提出任何物体相互作用的传播速度都不能超过真空中的光速，就是每秒30万千米。

拓展阅读

激光是“有质量”的电磁波，因此它与普通电磁波一样，能够成为“载波”用以传播信息。激光在空中传播会受到许多因素干扰，比如它遇到云层、雾粒会造成严重信号衰落，遇到空气中的气流，会产生抖动、扩散等情况。