激光是什么光?
从中学课本我们知道,光是一和电磁波。电磁波可按基波长(或者频率)来划分,从狭义上说,光是指波长在400-700纳米(1纳米等于10-9米)范围的可见光。在广义上,光是波长比电波短,频率比电波高的电磁波的总称(波长超过0.1毫米的电磁波叫无线电波)。像红外线和紫外线甚至X射线,现在都被列入了光的范畴。
光是怎么产生的呢?原子核物理学告诉我们,物质是由原子组成的,而原子是由原子核及核外电子构成的,电子在原子核外若干条不连续的轨道上围绕着原子核运动,并且会从一条轨道跑到另一条轨道上(称为跃迁)。当电子从高能态(离原子核远的轨道)跃迁到低能态(离原子核近的轨道)时,会发出光波。这种跃迁时发出的光有两种:一种是自发辐射产生的光,如太阳,蜡烛,手电筒和电灯发出的光;另一种则是受激辐射产生的光。这种光经放大后,就是我们所说的激光。而放大光的设备,就是激光器。
与蜡烛,电灯等普通通光源发出的光相比,激光具有许多非常优越的性能。首先,激光的方向性极好。在传播过程中,它始终像一条笔直的线,不易发散。束激光身出1000米远,会聚后的光斑大小也不大于1厘米,即一个指头大。就是发射距离地球38万千米外的月球上,光斑的直径也不过2千米,在地球上看去,只是一个明亮的红点。正是利用激光的这一特性,科学家在1962年测出了地球与月球的精确距离,其误差仅仅只有几厘米!
此外,激光的强度,单色性,相干性(指光叠加在一起的时候会相互干涉,强度增加)等,都是普通光所无法比拟的。激光具有穿透透明物质的能力,利用它进行视膜手术效果特佳。激光。激光的相干性很好,用透镜能把它聚集成极细的光束。束普普通通的激光束,就能将1.5米远处的一块厚约2厘米的钢板打出一个孔,而它的总光能还不及一只15瓦灯泡点这一秒钟发出的光能。
正是由于激光具有的这些特殊性能,激光现在已经被广泛用于通信,材料,计量,医学,军事等各个领域。有人甚至戏称它将“照亮”我们的未来。