激光(Laser)是什么?蔡志岗2009年6月19日Date1激光的名词来源LASER(LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation) ——通过受激辐射实现的光放大20世纪的四项重大的发明之一::爱因斯坦在《关于辐射的量子力学一文预言了原子受激辐射发光的可能性,即存在激光的可能性;:BellLab的汤斯和肖洛的光激射器理论;激光器方案的提出;:梅曼(Maiman)制成世界上第一台激光器; SorokinandStevenson:CaF2激光器; Javan:He-Ne激光器; Petal:CO2激光器;1965年Kasper:化学激光器;1966年Sorokin:染料激光器;~90年代:锁模技术、超短激光脉冲(ps、fs、as)。:调Q技术,纳秒(ns)脉冲;Date3受激辐射的发现Date4受激辐射光与物质相互作用的三个过程:吸收自发辐射受激辐射Date5普朗克——1900年,辐射量子化假设;波尔——1913年,原子中电子运动状态的量子化假设;爱因斯坦——1917年,提出受激辐射概念。Date6自发辐射、受激辐射和吸收不受外界扰动而自己发生的跃迁辐射。机理:辐射场(电磁场)的真空态各自由度作零点振动(能量为零点能)激发原子产生自发辐射。自发辐射的光是非相干光。E2E1N2N1h(spontaneousradiation)零点振动Date7自发辐射的严格处理需要“量子电动力学”,把辐射场(电磁场)“量子化”―光子。量子力学虽然把原子作为一个量子体系对待,但辐射场仍然用一个连续变化的经典电磁场来描述,无法处理自发辐射。有趣的是,在量子力学和量子电动力学建立之前,Einstein(1917)基于热力学和统计物理中平衡概念的考虑,回避了光子的产生和湮没,巧妙地说明了原子的自发辐射现象。Date8设N1、N2—单位体积中处于E1、E2能级的原子数。BG真人官网单位体积中单位时间内,从E2E1自发辐射的原子数:E2E1N2N1hEinstein对自发辐射的处理:Date9写成等式A21自发辐射系数,单个原子在单位时间内发生自发辐射过程的概率。各原子自发辐射的光是独立的、无关的非相干光。Date10