2025年高考激光器的發(fā)明

　　激光器的發(fā)明

　　物理學家在研究原子結(jié)構時發(fā)現(xiàn)了激光。激光器問世以來，激光的應用已經(jīng)遍及工、農(nóng)、科研、國防各個領域，激光科學技術成為當代發(fā)展最快的科技領域之一。

　　1913年，丹麥物理學家玻爾提出，原子能夠以一系列能級不同的狀態(tài)存在，并且只能從一個能級跳躍到另一個能級。一個低能級的原子吸收能量之后可以變成高能級；高能級的原子變?yōu)榈湍芗墪r，會以輻射的形式把多余的能量放出來（自發(fā)輻射）。

　　1917年愛因斯坦提出，原子從較高的能級跳躍到低能級時可以通過自發(fā)輻射或受激輻射兩種不同的方式來實現(xiàn)。普通光源的發(fā)光主要就是自發(fā)輻射；處在激發(fā)態(tài)的原子在其他某種作用之下，例如光照，引起原子躍遷，原子受迫發(fā)光，原子的這種發(fā)光方式稱為受激輻射。

　　受激輻射理論提出來之后，并不受人重視，30年之后，直到1951年，美國物理學家湯斯對此發(fā)生興趣。一天他散步之后，坐在長凳上默默思考這一問題，突然間他產(chǎn)生一種新的想法：在正常情況下，物質(zhì)的多數(shù)分子均處于低能態(tài)，能否改變這一狀況，數(shù)分子處于高能態(tài)，然后用微波照射這些分子，使其受激而發(fā)射能量，這就產(chǎn)生了放大作用。這種使一個容器里的原子或分子大部分轉(zhuǎn)入高能量的過程叫作粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，它是量子放大器和激光器必要條件。他當即在一個信封的背面勾畫出一些基本的設計要求，經(jīng)過3年的多次實驗，微波受激放大器（量子放大器）終于研制成功。早期的微波受激放大器是一個金屬小盒，盒里充進處于激發(fā)態(tài)的氨分子。當微波射入這個充滿了受激態(tài)氨分子的盒子時，就發(fā)出一束純而強的高頻微波射束。

　　蘇聯(lián)科學家巴索夫和普羅克哈羅大也獨立地進行過類似的工作，并取得成功。1964年，湯斯、巴索夫、曾羅克哈羅夫同獲諾貝爾物理學獎。

　　隨著量子放大器的發(fā)展，人們開始考慮將這些原理從微波波段擴展到光波波段的可能性。

　　1958年湯斯和肖洛提出了激光器的第一個理論方案。他們建議，用具有放大作用的物質(zhì)制成一根細長的柱體，它的兩端有互相平等的反射鏡。其中一面反射鏡為全反射鏡，另一面為部分反射鏡，光就沿著柱體來回地反射，形成一個光頻共振腔。

　　世界上第一臺激光器是1960年由美國的梅曼博士研制成功的。他用紅寶石單品作為工作物質(zhì)，兩個端面磨平并鍍銀。紅寶石的主要成分是氧化鋁，其晶格中有一小部分鋁原子被鉻原子所替代，當作為激勵源的氙燈發(fā)出強光照射紅寶石時，紅寶石中的鉻原子吸收綠光和藍光，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。第一臺激光器，輸出功率為10000瓦，其晶棒十分純凈，是用人工方法生產(chǎn)的，發(fā)出的激光強度為陽光的1000萬倍。

　相關推薦：

　　高考物理知識點匯總

最新高考資訊、高考政策、考前準備、志愿填報、錄取分數(shù)線等

高考時間線的全部重要節(jié)點

盡在"高考網(wǎng)"微信公眾號