激光原理

在許許多多的光源之中，有一個(gè)尤為突出：激光光束。激光是“受激輻射的光放大”的縮寫。因此，嚴(yán)格來講，激光這個(gè)單詞描述的是一個(gè)物理過程。光不再是激發(fā)態(tài)原子或者分子自發(fā)隨機(jī)的輻射的，而是，原子或者分子受到激發(fā)，或者泵浦，產(chǎn)生了輻射。

受激輻射：那么它是如何工作的？ 當(dāng)一個(gè)光子打到一個(gè)激發(fā)態(tài)的原子時(shí)，它會(huì)激發(fā)一個(gè)電子下降到一個(gè)低能級(jí)，因此輻射出另一個(gè)光子。要是這種情況發(fā)生，入射光子必須有著確切的正好的能量。這個(gè)能量必須和原子的受激能級(jí)和較低能級(jí)的能量差一致。因此，受激輻射是一個(gè)共振過程。受激輻射后，兩個(gè)光子一起向前傳播。新的光子和第一個(gè)光子有些相同的頻率，相位并且和它的運(yùn)動(dòng)方向一致。

在輻射過程前后，觀察者會(huì)注意到光束變得稠密了。輻射前，僅有一個(gè)光子，現(xiàn)在有了一起傳輸?shù)耐瑯宇愋偷膬蓚€(gè)光子。當(dāng)這些光子打到其他激發(fā)態(tài)的原子，他們會(huì)激發(fā)其他光子的釋放，光束進(jìn)一步放大。基于光放大的方式，激光也被認(rèn)為是光學(xué)放大器。

是什么讓激光如此特殊?

激光的特殊性質(zhì)使它如此的成功。事實(shí)上，現(xiàn)在很難想象沒有激光的世界會(huì)是怎么樣的。這些性質(zhì)和傳統(tǒng)的光源有很大的區(qū)別。激光是單色，相干的，單方向的。這些性質(zhì)決定了激光可以有些及其廣泛的應(yīng)用。

單色性：  激光束中所有的光子有著相同的波長。波長由物質(zhì)輻射激光過程中能量的轉(zhuǎn)移決定。單色光主要用于和干涉相關(guān)的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括CD播放器或者測量儀器。

相干性：所有光子都是相同的，或者相互步調(diào)一致。所有有著相關(guān)一致關(guān)系的波列。構(gòu)成了想干的激光。想干涉效應(yīng)用于技術(shù)應(yīng)用時(shí)想干性扮演著重要的角色。CD播放器或者測量技術(shù)也是不錯(cuò)的列子。

單一方向：光子有著相同的方向并且相互平行移動(dòng)。結(jié)果，激光形成了緊密的光束而且發(fā)散很小。這使得控制激光束并讓全部能量聚焦到極小的點(diǎn)上尤為容易。這在材料加工上特別容易。