请问激光是怎样产生的?

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激光是二十世纪六十年代出现的最重大的科学技术成就之一.作为一门学科,激光还是处于青少年时代,但是它产生的历史渊源并不短.研究激光是怎样产生的,对于了解现代科学技术产生的客观规津,正确认识激光本性和更好地发展激光技术都有现实的意义.激光是光学的新分支.激光的产生是人类深入认识光的本性,并运用这些认识来更好地驾驭自然的一次重大突破.为了阐明激光是怎样产生的,我们先得从人类对光的本性的认识谈起.一、光量子理论──人类第一次对 光的本性有了辩证的认识 光学是一门古老的科学.由于光是人类生存的必要条件,所以人类很早就注意观察光的直进、反射等现象,研究光对人类生活、生产的作用.长期实践使人们积累了大量的光学知识.但是,人们对光的本性的认识是从十五世纪以后才开始的.到十七世纪,关于光的本性的认识形成了不同的两派.牛顿根据前人所积累的大量光学知识,并受自身力学体系的影响,提出了光的“微粒说”,认为光是从发光体发出来的、以一定速度在空间传播的、有弹性的小球.他用这种“微粒说”解释了光的反射、折射等现象.与牛顿同时代的荷兰人惠更斯,于1678年在法国科学院发表讲演,批判了光的“微粒说”,并提出了光的“波

很专业，如果你还没有学习高三物理，恐怕不能看明白。\4\3\4\3【激光产生】\4\3 一．物质与光相互作用的规律\4\3 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。\4\3 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁...

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很专业，如果你还没有学习高三物理，恐怕不能看明白。\4\3\4\3【激光产生】\4\3 一．物质与光相互作用的规律\4\3 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。\4\3 微观粒子都具有特定的一套能级（通常这些能级是分立的）。任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态（或者简单地表述为处在某一个能级上）。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为=△E/h（h为普朗克常量）。\4\3 1. 受激吸收（简称吸收）\4\3 处于较低能级的粒子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。\4\3 2. 自发辐射\4\3 粒子受到激发而进入的高能态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，既使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级（E2）向低能级（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率 =（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。众多原子以自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态、传播方向上的一致，是物理上所说的非相干光。\4\3 \4\3 3. 受激辐射、激光\4\3 1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。\4\3 可以设想，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率 =（E2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。\4\3 二．粒子数反转\4\3 爱因斯坦1917提出受激辐射，激光器却在1960年问世，相隔43年，为什么？主要原因是，普通光源中粒子产生受激辐射的概率极小。\4\3 当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒子的统计分布律。按统计分布规律，处在较低能级E1的粒子数必大于处在较高能级E2的粒子数。这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数。这种分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子数反转分布，简称粒子数反转。如何从技术上实现粒子数反转是产生激光的必要条件。\4\3 理论研究表明，任何工作物质，在适当的激励条件下，可在粒子体系的特定高低能级间实现粒子数反转。\4\3 若原子或分子等微观粒子具有高能级E2和低能级E1,E2和E1能级上的布居数密度为N2和N1，在两能级间存在着自发发射跃迁、受激发射跃迁和受激吸收跃迁等三种过程。受激发射跃迁所产生的受激发射光，与入射光具有相同的频率、相位、传播方向和偏振方向。因此，大量粒子在同一相干辐射场激发下产生的受激发射光是相干的。受激发射跃迁几率和受激吸收跃迁几率均正比于入射辐射场的单色能量密度。当两个能级的统计权重相等时，两种过程的几率相等。在热平衡情况下N2＜N1，所以自发吸收跃迁占优势，光通过物质时通常因受激吸收而衰减。外界能量的激励可以破坏热平衡而使N2＞N1,这种状态称为粒子数反转状态。在这种情况下，受激发射跃迁占优势。光通过一段长为l的处于粒子数反转状态的激光工作物质(激活物质)后，光强增大eGl倍。G为正比于(N2-N1)的系数，称为增益系数，其大小还与激光工作物质的性质和光波频率有关。一段激活物质就是一个激光放大器。 \4\3 如果，把一段激活物质放在两个互相平行的反射镜（其中至少有一个是部分透射的）构成的光学谐振腔中（图1），处于高能级的粒子会产生各种方向的自发发射。其中，非轴向传播的光波很快逸出谐振腔外：轴向传播的光波却能在腔内往返传播,当它在激光物质中传播时，光强不断增长。如果谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程损耗δ(G0l是小信号增益系数)，则可产生自激振荡。原子的运动状态可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出相应能量的光子（所谓自发辐射）。同样的，当一个光子入射到一个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁（所谓受激吸收）；然后，部分跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并释放出光子（所谓受激辐射）。这些运动不是孤立的，而往往是同时进行的。当我们创造一种条件，譬如采用适当的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射得到放大从而比受激吸收要多，那么总体而言，就会有光子射出，从而产生激光。]

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激光是光学原理的一种应用，但是究竟要怎么样才能从普通的光线变成激光？这就得先了解原子发光的原理。一个原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，叫做自发放光。原子在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，叫做受激放光。如果受激放光的过程持续产生，则所发出来的光子便会越来越多。只要我们把高能阶的原子数量控制在高于低能阶的原子数量，那么受激放光的过程就会持续产生，这种...

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激光是光学原理的一种应用，但是究竟要怎么样才能从普通的光线变成激光？这就得先了解原子发光的原理。一个原子从高能阶降到低能阶时，会放出一个光子，叫做自发放光。原子在高能阶时受到一个光子的撞击，就会受激而放出另外一个相同的光子，变成两个光子，叫做受激放光。如果受激放光的过程持续产生，则所发出来的光子便会越来越多。只要我们把高能阶的原子数量控制在高于低能阶的原子数量，那么受激放光的过程就会持续产生，这种控制原子受激放光的装置我们称它为“光放大器”。 \4\3\4\3我们也知道，光线发射出去时是以光速朝各个方向前进的，为了让产生的光线能够被收集起来并持续放大加以利用，则必须利用叫做「共振腔」的设备，把由光放大器所产生的光线用反射镜局限在一个特定的范围内，让光线可以来回反射，且由于光放大器所产生的光子是相同的，所以行进的方向也会相当一致。透过共振腔的作用，能让光线行进的方向完全相同，也就是说拥有跟共振腔相同方向的光线才会被放大，其余不同方向的光线都不会放大，这是产生激光的首要条件。 \4\3\4\3共振腔还有另外一个作用，那就是限制激光的频率。光线要在共振腔产生共振必须符合 L = nλ／2 的关系（L 是共振腔长度，λ 是波长，n 是固定倍数），所以并非所有频率的光线都可以在共振腔中产生共振，而是只有符合这规则的才会产生共振。不过，共振腔的长度（L）可以长达数公尺，而光的波长（λ）却是以微米为单位，这两者之间相差了 100 万倍，也就是说符合条件的 n 范围相当大，而非只有单一频率。可以同时发出这么多频率的光，就给了我们建造脉冲激光的条件。 \4\3\4\3激光入门知识 http://33tt.com/article/2004-03/17.htm\4\3参考资料：http://33tt.com/article/2005-12/809.htm]

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楼上开什么玩笑，那还是普通的光，只是那光接近于平行罢了，激光的根本原理是基于“受激发射”，“受激发射”是爱因斯坦提出来的。电子和光和原子相互作用，有这样基本的三个过程，吸收过程、自发辐射过程还有受激发射的过程，受激发射和光是相关，有一个光子和另外两个光子打击出来，另外两个光子是一模一样的。一旦有了光放大的作用，和电子学相比有了放大器，如果有正反馈的话形成振荡器，光就是光学的一个振荡器，我们加入“谐...

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楼上开什么玩笑，那还是普通的光，只是那光接近于平行罢了，激光的根本原理是基于“受激发射”，“受激发射”是爱因斯坦提出来的。电子和光和原子相互作用，有这样基本的三个过程，吸收过程、自发辐射过程还有受激发射的过程，受激发射和光是相关，有一个光子和另外两个光子打击出来，另外两个光子是一模一样的。一旦有了光放大的作用，和电子学相比有了放大器，如果有正反馈的话形成振荡器，光就是光学的一个振荡器，我们加入“谐振腔”，“谐振腔”是一个正反电路，这样就形成了一个激光。记得把五分给我啊]

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