激光是怎么产生的呢?

如题所述

激光产生的背景及原理是一个物理模型。激光具有非常纯正的颜色,几乎无发散的方向性,极高的发光强度,因为这些神奇的特性,使激光在各个领域具有一系列的应用。

中文名称
激光产生的背景及原理
对象
处于激发态的原子
原理
自发地由高能级向低能级跃迁
特点
与自然界其他发光一样
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激光背景
处于激发态的原子不能长时间停留在高能级。即使没有外界作用,也会自发地由高能级向低能级跃迁,并辐射一个光子。因为原子的这种自发辐射是完全独立的,所以,不同原子发射光子的方向全然不同。刹那间,工作物质中出现沿四面八方传播的光子,假定工作物质具有圆柱形状,这些自发辐射光子必有一部分沿其中心轴的方向传播,多数则与中心轴有一定夹角。后一类"离心离德"的光子很快从工作物质的侧面逃逸出去,对激光的产生没有多大影响;前一类"同心同德"的光子在沿工作物质中心轴方向运动时,将引起路径上处于高能级原子的受激辐射,产生与其具有相同频率、相同位相,并沿相同方向传播的光子。该光子与诱发它的光子"齐心协力,并肩战斗",激励其他原子辐射与它们相同的光子。如此下去,使光子数由1到2,由2到4,……以神奇的速度按指数规律增长。更为神奇的是,由于所有这些光子都是逐次受激辐射产生的,这使它们全部具有相同频率、相同初位相、相同偏振态,并沿相同方向传播。

原理结论
理论上讲,只要工作物质足够长,则不管初始自发辐射有多弱,最终总可以被放大到一定强度。但在实际激光器中,一般来说,工作物质既没有必要,也没有可能特别长(最近发展起来的以光纤为工作物质的激光器是一个例外),通常的做法是在其两端各放一块反射镜,使光得以来回反射多次通过工作物质并被不断放大,为充分利用光能,介质往往被置于一聚光腔体中,后者与端面反射镜共同构成激光谐振腔

由以上的讨论可以看出,激光作为一种光,与自然界其他发光一样,是由原子(或分子、离子等)跃迁产生的,而且是由自发辐射引起的。不同的是,普通光源自始至终都是由自发辐射产生的,因而含有不同频率(或不同波长、不同颜色)的成分,并向各个方向传播。激光则仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射,此后的过程完全由受激辐射决定。正是这一原因,使激光具有非常纯正的颜色,几乎无发散的方向性,极高的发光强度。而正是这些神奇的特性,使激光在各个领域具有一系列令人难以置信而又不得不相信的应用。
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第1个回答  2020-01-01

激光是由原子中的核外电子在不同轨道之间受到激发而发生“跃迁”时产生的。打个比方,激光的产生过程好比用水泵将水抽到水塔顶部,然后突然打开闸门,这时水就会以强大的力量喷射而出。能够充当这个“水塔”的是一些我们称之为激光晶体的物质。

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第2个回答  2021-12-16

激光产生的基本原理:激光—“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质,使介质内部原子的电子获得能量,受激而使电子运动轨道发生迁移,由低能态变为高能态。处于激发态的原子,受外界辐射感应,使处于激发态的原子跃迁到低能态,同时发出一束光,这束光在频率、相位、传播方向、偏振等方面和入射光完全一致,此时的光为受激辐射光,即激光。

激光加工原理:利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行减材、增材、等材加工的一门技术,将聚焦后的激光束照射在工件材料表面,光能瞬间转化为热能,局部区域吸收大量能量后,根据不同的激光工艺参数,材料发生气化、熔化、金相组织变化以及冲击热应力,从而达到工件材料的去除、连接、改性或分离等。

激光清洗:利用高频高能量激光脉冲照射工件表面,涂覆层瞬间吸收聚焦的激光能量,使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层,从而达到洁净的工艺过程。

激光切割:利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件分割。

激光焊接:激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功率密度等特点,将激光束聚焦在很小的区域内,瞬间使被焊处形成一个能量高度集中的热源区,使被焊物局部熔化并快速冷却,从而形成牢固的焊点和焊缝。

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第3个回答  2022-04-22
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。激光的原理早在 1916年已被著名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现。

原子受激辐射的光,故名“激光”:原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级,再从高能级回落到低能级的时候,所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光),其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源单色性、方向性好,亮度更高。

激光应用很广泛,有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。
第4个回答  2020-11-19

你身边的物理学——第010期