當前位置：
紀實傳記
> 民眾大舞台——風俗世情
> 1. 奇妙的激光
1. 奇妙的激光
20 世紀初， 愛因斯坦關於光電效應的研究和關於輻射理論的研究對現代光學的發展產生了深遠的影響。這些基礎理論的研究對後來微波和激光技術的發展具有決定的作用。
第二次世界大戰後， 隨著雷達和通信的發展， 人們加強了微波理論的研究。當時的人們非常關心微波振蕩器和微波放大器的技術和它們的應用。所取得的成功， 還有一段頗富戲劇性的發展過程。
美國貝爾實驗室有一位頗具才華的年輕人， 他的名字叫湯斯。大戰期間， 他參加了雷達技術的研究工作， 為氣體微波波譜學的建立做出了重要的貢獻。戰後， 湯斯來到了美國哥倫比亞大學做物理學教授。
1951 年春， 湯斯和一位博士後研究生肖洛一起去華盛頓參加學術會議。他們二人住在同一房間。由於湯斯準備報告有關微波振蕩器的研究情況。清晨， 他醒得很早， 為了不影響別人的休息， 他到附近的公園去散步。
湯斯的腦海中一直縈繞著往日的失敗， 他在苦苦地思索著失敗的原因。湯斯認為， 產生微波振蕩的裝置應是很小的， 但技術上的難點如何突破呢？
公園內， 迎麵吹來的晨風給湯斯的大腦中注入一支奇妙的清醒劑。使他心胸豁然開朗， 其思維頓覺靈敏， 幾分鍾內， 悄然地降臨了一種啟示――應找尋合適的分子來滿足振蕩之需。
1953 年， 湯斯與他的研究生戈登終於獲得成功。他們將氨分子作為微波振蕩的工作物質， 氨分子在振蕩過程中可以放出頻率為24 ×109 赫茲的電磁波， 它的波長為1. 25 厘米， 屬於微波範圍。
湯斯他們的裝置是將氨分子固定在較高能級上， 再利用波長適當的微波光子去激勵氨分子。隻需少量微波光子， 便能放射出大量相同的微波光子。這就是說， 入射的微波被放大了許多倍。因此， 湯斯的裝置就被稱做微波激射器， 也有譯為“脈塞”或“脈澤”的。
湯斯研製成功第一台氨分子微波激射器之後， 各種微波激射器應運而生， 並且大大拓寬了它們的應用範圍。例如， 美國通信衛星就采用微波激射器放大信號。特別是， 科學家要探測太空中的電波， 用微波激射器可以非常靈敏地接收到外層空間的極其微弱的微波來， 並且高保真地放大， 保證這些原始射線的特性不被歪曲和丟失。
微波激射器的成功並未使湯斯停步。1957 年， 湯斯曾考慮產生波長更短的裝置， 湯斯先擬定一個方案， 並在訪問貝爾實驗室時， 同畢業後到貝爾實驗室工作的肖洛一起討論了這個方案。討論時， 他得知肖洛也在進行這方麵的思考。肖洛對於湯斯的方案提出了一個又十分關鍵的建議， 即改造原來的振蕩裝置， 進行了計算。進一步地深入研究之後， 他們一起將這個方案發表在《物理評論》雜誌上。
1960 年， 美國休斯實驗室的物理學家梅曼首先研製成功一台以紅寶石為工作物質的激光器， 簡稱紅寶石激光器。
當年年底， 貝爾實驗室的伊朗物理學家賈萬研製成功以氦氣氖氣為工作物質的激光器。
無獨有偶， 50 年代， 原蘇聯的一些物理學家也在進行激光理論的研究。巴索夫和普羅霍洛夫在1952 年就提出了微波激射器的研究論文。巴索夫還在1958 年提出了半導體激光器的研究論文， 60 年代， 半導體激光器也研製成功。
微波激射器和激光理論的研究具有重要的意義， 為此湯斯、巴索夫和普羅霍洛夫獲得了1964 年的諾貝爾物理學獎， 17 年後( 1981 年)， 肖洛也獲得了諾貝爾的物理獎。
微波激射器和激光作為一種強有力的探測工具， 在許多研究領域中發揮著重要的作用。
1965 年， 貝爾實驗室的彭齊亞斯和威爾遜利用微波激射器成功地發現了宇宙空間中存在著一種微波輻射， 這種微波輻射是宇宙膨脹著的一種證據， 從而有力地證明了宇宙“大爆炸”的理論， 他們也因此獲得了1978 年的諾貝爾物理獎。激光是一種質量極好的光源， 那麽它有哪些特性呢？
1. 方向性好。使用普通光源的探照燈， 在照射路徑達幾公裏時， 它的光束就達幾十米的範圍， 而激光束則隻擴散幾厘米。
2. 亮度高。由於它的方向性好， 因此其光束使能量集中在一極小的範圍內， 它的亮度可達到很高。例如， 一台輸2出功率為109 瓦/ 厘米的紅寶石激光器， 它的亮度可達10152瓦/ 厘米・球麵度。這樣的亮度是太陽亮度的幾十億倍。
3. 單色性好。通俗地講， 激光束的顏色極純。普通光源是氪氣燈的單色性最好， 但質量比激光束還要差10 萬倍， 而一般光源則要差100 億倍。
4. 相幹性強。這是與單色性相關的一個特性。由於它的相幹性強， 如果利用激光測距， 它的誤差就很小。例如， 地球的各個大陸板塊在漂移， 其漂移的速度是很小的， 通常是無法測量的， 但是利用激光測距就可以實現。
5. 信息容量大。這也是光通信得以實現的必要條件。
激光有如此好的品質， 使它具有極其廣泛的應用範圍。例如， 激光加工、激光測距、激光通信、激光核聚變、全息照相術、激光治療疾病， 等等。
第二次世界大戰後， 隨著雷達和通信的發展， 人們加強了微波理論的研究。當時的人們非常關心微波振蕩器和微波放大器的技術和它們的應用。所取得的成功， 還有一段頗富戲劇性的發展過程。
美國貝爾實驗室有一位頗具才華的年輕人， 他的名字叫湯斯。大戰期間， 他參加了雷達技術的研究工作， 為氣體微波波譜學的建立做出了重要的貢獻。戰後， 湯斯來到了美國哥倫比亞大學做物理學教授。
1951 年春， 湯斯和一位博士後研究生肖洛一起去華盛頓參加學術會議。他們二人住在同一房間。由於湯斯準備報告有關微波振蕩器的研究情況。清晨， 他醒得很早， 為了不影響別人的休息， 他到附近的公園去散步。
湯斯的腦海中一直縈繞著往日的失敗， 他在苦苦地思索著失敗的原因。湯斯認為， 產生微波振蕩的裝置應是很小的， 但技術上的難點如何突破呢？
公園內， 迎麵吹來的晨風給湯斯的大腦中注入一支奇妙的清醒劑。使他心胸豁然開朗， 其思維頓覺靈敏， 幾分鍾內， 悄然地降臨了一種啟示――應找尋合適的分子來滿足振蕩之需。
1953 年， 湯斯與他的研究生戈登終於獲得成功。他們將氨分子作為微波振蕩的工作物質， 氨分子在振蕩過程中可以放出頻率為24 ×109 赫茲的電磁波， 它的波長為1. 25 厘米， 屬於微波範圍。
湯斯他們的裝置是將氨分子固定在較高能級上， 再利用波長適當的微波光子去激勵氨分子。隻需少量微波光子， 便能放射出大量相同的微波光子。這就是說， 入射的微波被放大了許多倍。因此， 湯斯的裝置就被稱做微波激射器， 也有譯為“脈塞”或“脈澤”的。
湯斯研製成功第一台氨分子微波激射器之後， 各種微波激射器應運而生， 並且大大拓寬了它們的應用範圍。例如， 美國通信衛星就采用微波激射器放大信號。特別是， 科學家要探測太空中的電波， 用微波激射器可以非常靈敏地接收到外層空間的極其微弱的微波來， 並且高保真地放大， 保證這些原始射線的特性不被歪曲和丟失。
微波激射器的成功並未使湯斯停步。1957 年， 湯斯曾考慮產生波長更短的裝置， 湯斯先擬定一個方案， 並在訪問貝爾實驗室時， 同畢業後到貝爾實驗室工作的肖洛一起討論了這個方案。討論時， 他得知肖洛也在進行這方麵的思考。肖洛對於湯斯的方案提出了一個又十分關鍵的建議， 即改造原來的振蕩裝置， 進行了計算。進一步地深入研究之後， 他們一起將這個方案發表在《物理評論》雜誌上。
1960 年， 美國休斯實驗室的物理學家梅曼首先研製成功一台以紅寶石為工作物質的激光器， 簡稱紅寶石激光器。
當年年底， 貝爾實驗室的伊朗物理學家賈萬研製成功以氦氣氖氣為工作物質的激光器。
無獨有偶， 50 年代， 原蘇聯的一些物理學家也在進行激光理論的研究。巴索夫和普羅霍洛夫在1952 年就提出了微波激射器的研究論文。巴索夫還在1958 年提出了半導體激光器的研究論文， 60 年代， 半導體激光器也研製成功。
微波激射器和激光理論的研究具有重要的意義， 為此湯斯、巴索夫和普羅霍洛夫獲得了1964 年的諾貝爾物理學獎， 17 年後( 1981 年)， 肖洛也獲得了諾貝爾的物理獎。
微波激射器和激光作為一種強有力的探測工具， 在許多研究領域中發揮著重要的作用。
1965 年， 貝爾實驗室的彭齊亞斯和威爾遜利用微波激射器成功地發現了宇宙空間中存在著一種微波輻射， 這種微波輻射是宇宙膨脹著的一種證據， 從而有力地證明了宇宙“大爆炸”的理論， 他們也因此獲得了1978 年的諾貝爾物理獎。激光是一種質量極好的光源， 那麽它有哪些特性呢？
1. 方向性好。使用普通光源的探照燈， 在照射路徑達幾公裏時， 它的光束就達幾十米的範圍， 而激光束則隻擴散幾厘米。
2. 亮度高。由於它的方向性好， 因此其光束使能量集中在一極小的範圍內， 它的亮度可達到很高。例如， 一台輸2出功率為109 瓦/ 厘米的紅寶石激光器， 它的亮度可達10152瓦/ 厘米・球麵度。這樣的亮度是太陽亮度的幾十億倍。
3. 單色性好。通俗地講， 激光束的顏色極純。普通光源是氪氣燈的單色性最好， 但質量比激光束還要差10 萬倍， 而一般光源則要差100 億倍。
4. 相幹性強。這是與單色性相關的一個特性。由於它的相幹性強， 如果利用激光測距， 它的誤差就很小。例如， 地球的各個大陸板塊在漂移， 其漂移的速度是很小的， 通常是無法測量的， 但是利用激光測距就可以實現。
5. 信息容量大。這也是光通信得以實現的必要條件。
激光有如此好的品質， 使它具有極其廣泛的應用範圍。例如， 激光加工、激光測距、激光通信、激光核聚變、全息照相術、激光治療疾病， 等等。
