作业帮激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/27 14:46:52
激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么?
激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么?
激光是怎么产生的?光子,电子,分子,离子,原子,粒子的概念是什么?
激光（Laser）,它指通过受激辐射放大和必要的反馈,产生准直、单色、相干的光束的过程及仪器.而基本上,产生激光需要"共振腔"(resonator)、"增益介质"(gain medium)以及"激发来源"(pumping source)这三个要素.
原理
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.
分类
根据产生激光的媒质,可以把激光器分为液体激光器、气体激光器和固体激光器等.而现在最常见的半导体激光器算是固体激光器的一种.
构成
激光器大多由激励系统、激光物质和光学谐振腔三部分组成.激励系统就是产生光能、电能或化学能的装置.目前使用的激励手段,主要有光照、通电或化学反应等.激光物质是能够产生激光的物质,如红宝石、铍玻璃、氖气、半导体、有机染料等.光学谐振控的作用,是用来加强输出激光的亮度,调节和选定激光的波长和方向等.
应用
激光应用很广泛,主要有 fiber communication,激光测距、激光切割、激光武器、激光唱片等等
历史
1958年,美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光.根据这一现象,他们提出了"激光原理",即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时,都会产生这种不发散的强光--激光.他们为此发现了重要论文.
肖洛和汤斯的研究成果发表之后,各国科学家纷纷提出各种实验方案,但都未获成功.1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家.
1960年7月7日,梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生,梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来刺激在红宝石色水晶里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度.
前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器.半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成.其特点是：尺寸小,耦合效率高,响应速度快,波长和尺寸与光纤尺寸适配,可直接调制,相干性好.
光子：原始称呼是光量子（light quantum）,电磁辐射的量子,传递电磁相互作用的规范粒子,记为γ.其静止质量为零,不带电荷,其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积,E=hv,在真空中以光速c运行,其自旋为1,是玻色子
电子：静止质量为9.109×10^-31kg、电荷为-1.602×10^-19C的稳定基本粒子.在一般情况下是指带负电荷的负电子.其反粒子是带正电荷的正电子.
分子：化学上,分子是物质组成的一种基本单位名称.
离子：带有电荷的原子或分子,或组合在一起的原子或分子团.带正电荷的离子称“正离子”,带负电荷的离子称“负离子”.
原子：组成元素的最小单元.由原子核和围绕原子核运动的电子组成.
粒子：粒子（particle）指能够以自由状态存在的最小物质组分.最早发现的粒子是电子和质子,1932年又发现中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子.以后这类粒子发现越来越多,累计已超过几百种,且还有不断增多的趋势；此外这些粒子中有些粒子迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些粒子实验显示具有明显的内部结构.看来这些粒子并不属于同一层次,因此基本粒子一词已成为历史,如今统称之为粒子.