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激光是一種什么光?
激光是受激輻射,分子或原子產(chǎn)生能級躍遷產(chǎn)生的。原理也不復雜,激光器前后有一個半反射鏡和全反射鏡。受激產(chǎn)生光子在兩個絕對平行的放射鏡內,不斷刺激放大。沒在這個平行鏡內反射的,就從旁側飛出了,最后只剩下在兩個平行鏡反復飛行的光子,由激光腔決定相干,由半反射鏡把激光輸出。所以是單色平行的光。
激光當然是光咯!
激光的原意是受激發(fā)出的光,激光全稱是指受激輻射光放大,由錢學森先生建議定名為激光。
什么是受激發(fā)出的光呢?這要從發(fā)光的原理說起,電子繞著原子核亂串,比較調皮有精力的電子就會跑得比較遠,這個時候我們就把它叫做激發(fā)態(tài),而精疲力竭的電子就跑不怎么遠。激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定,很容易像吹大了的氣球容易爆炸一樣,突然放出自己的精力,也就是攜帶的能量,變得精疲力盡,這個時候,能量沒有消失,就變成了光。電子在受熱,受輻射(例如光照),電流等情況下有可以獲得能量,變成激發(fā)態(tài),從而繼續(xù)發(fā)光。
以上是發(fā)光最為常見的一種情況,而受激發(fā)出的光,就是我們通過光穿過處于激發(fā)態(tài)的物質,然后這種物質吸收掉這些光,從而激發(fā)電子使之降低到低能態(tài),放出自身攜帶的能量,發(fā)出明亮,波長一致的光線。這里的情況就類似于我們一開始就把氣球吹到一定大小了,突然我們用一點光,讓這個氣球變得更大,氣球突然爆炸放出了更多的能量,因此,通常情況下,受激發(fā)出的光都是具有很高的能量,但是他的本質還是光。
不過并不是所有的情況下都這樣。日光燈其實就是我們生活中常見的受激發(fā)出的光,它是由燈管內產(chǎn)生的紫外線,激發(fā)燈壁上涂抹的熒光粉,發(fā)出近乎純白的光,這里的白光不想太陽光是7色光混合而成的,而是單一波長的光,所以之前有常在日光燈下傷眼。(后面有三基色日光燈就不存在這個問題了)
但是顯然,日光燈并非激光!因為激光的定義是受激輻射光放大。之所以日光燈不是激光,這是因為日光燈內產(chǎn)生的紫外線實際上只有40%轉化為了白光,其他的都損失掉了,而燈管管壁上的熒光粉也不是處于激發(fā)態(tài)的物質(即這個氣球并沒有事先吹大),因此無法把受激發(fā)出的光放大。
而激光光源會通過通電,加熱等方式事先使工作物質(例如日光燈中的熒光粉),處于高能態(tài)(事先吹大氣球),這樣,受激發(fā)出的光會比激發(fā)它的光攜帶更多的能量,以至于多到能瞬間把東西加熱到很高溫度。
那什么是光呢?光通常的定義就是我們人能看到的電磁波頻段(380-780nm),有時候也指所有的電磁波。也就是說光和手機用的短波微波,是同樣的東西,都是電磁輻射。
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激光只是一種特殊的光波,其特殊性體現(xiàn)在亮度高,相干性好等方面,而你說的光線是幾何光學里的定義,即光波波長為零時光波近似為一條直線。至于你說的激光是不是光線(準確的描述應該是激光能不能近似為直線模型),取決于具體的應用。
杭州師范大學科學領域創(chuàng)作者
激光只是一種特殊的光波,其特殊性體現(xiàn)在亮度高,相干性好等方面,而你說的光線是幾何光學里的定義,即光波波長為零時光波近似為一條直線。至于你說的激光是不是光線(準確的描述應該是激光能不能近似為直線模型),取決于具體的應用。
激光,是受激發(fā)射的光的簡稱。
激光最大的特點是激光束中的光子都一個樣,一種頻率,一個波長,一樣的偏振。如果把光子比喻成一個個人,則激光就像排列整齊,身穿統(tǒng)一制服的儀仗隊,喊著一二一口號正步走。而我們平時的探照燈發(fā)出的光,則象到了飯點涌向食堂的大學生人流,有方向,無秩序。
原子外圍電子在軌道間躍遷,就會發(fā)射一個光子,光子的能量就是這兩個軌道的能級差。而光子的能量又是同光子的頻率對應的。
比如蠟燭火苗,發(fā)光的是火苗位置的高熱氣體,氣體原子在熱碰撞中發(fā)生外圍電子躍遷,電子吸收能量躍遷到高能級軌道,但這種高能級狀態(tài)不穩(wěn)定,很快在某些隨機因素的擾動下落回到最低能級,這時也就對外發(fā)射一個光子。因為氣體分子雜亂無章,同時電子躍遷的能級也是隨機的,于是火苗發(fā)射的光就是四面八方的,頻率也是各種都有的。
激光是在激光發(fā)射器產(chǎn)生的,它要讓原子的電子躍遷都處于同一個能級,這樣發(fā)出光子就都是一個頻率。激發(fā)態(tài)的原子們在一個方向激發(fā)源的擾動下,象雪崩一樣朝同一個方向釋放光子,于是就得到了激光。它的光子們頻率一樣,方向一致。
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