光线是如何工作的


激光
激光的插图
激光的插图

光的量子性质的一个有趣的应用是激光。你可以了解关于激光的整个故事激光器的工作原理,但是我们会讲到一些关键的概念。激光是“受激辐射的光放大”的首字母缩写,这是一种用舌头打结的方式来描述光的光子都在相同的波长,它们的波峰和波谷处于相位。研究物理学家西奥多H。迈曼发明了世界上第一台可工作的激光器,红宝石激光器,在1960年。红宝石激光器包含一个红宝石晶体,石英闪光管,反射镜和电源。

让我们回顾一下Maiman是如何使用这些组件来制造激光的,从ruby的特性开始。红宝石是一种氧化铝晶体,其中一些铝原子被铬原子取代。铬通过吸收绿色和蓝色的光,只发射或反射红光,赋予红宝石特有的红色。当然,梅曼不能使用天然水晶状态的红宝石。首先,他不得不把红宝石晶体做成一个圆柱体。接下来,他将一盏高强度的石英灯包裹在红宝石圆筒周围,发出一道白光。闪光中的绿色和蓝色波长将铬原子中的电子激发到更高的能级。当这些电子回到正常状态时,它们发出特有的红宝石般的红光。

这就是有趣之处。曼曼摆了一个完整的倒影镜子在水晶的一端和部分反射镜的另一端。这些镜子在红宝石晶体内部来回反射一些红色波长的光子。这一点,反过来,激发其他受激发的铬原子产生更多的光子,直到大量精确排列的光子在激光中来回弹跳。在每一个反弹,一些光子逃逸了,这使得观察者能够感知光束本身。

今天,科学家用许多不同的材料制造激光。一些人,就像红宝石激光,发出短脉冲的光。其他的,像氦氖气体激光器或液体染料激光器,发出连续的光束。

我们要去那个地方彩虹下一个。

更多的探索