[err:数据源标签'PE.DataSource id="cone" datasource="资料_内容页" itemId="384" xslt="true" '返回数据错，原因：“<”是意外的标记。标记应为“=”。 行 92，位置 12。，源码：<root><GeneralID>384</GeneralID><yulannum></yulannum><gourl /><gourl12 /><gourl33 /><gourl2>
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相信“激光”这个名词对大家来说一点也不陌生。在日常生活中，我们常常接触到激光，例如在电教室</Intro><SoftIntro2>




相信“激光”这个名词对大家来说一点也不陌生。在日常生活中，我们常常接触到激光，例如在电教室上课时老师用的激光 教鞭，计算机或VDC中用来读取光盘数据的光驱等等。在工业上，激光常用于切割或微细加工。在军事上，激光被用来拦截导弹。科学家也利用激光非常准确地测量了地球和月球的距离，涉及的误差只有几厘米。激光的用途那么广泛， 它究竟是如何产生的呢？以下我们将会阐释激光产生的基本原理。   激光的发展有很长的历史，它的原理早在 1917 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但直到 1958 年激光才被首次成功制造。 

      激光英文名是 Laser，即 Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 的缩写。</SoftIntro2><SoftIntro>
    【内容简介】




相信“激光”这个名词对大家来说一点也不陌生。在日常生活中，我们常常接触到激光，例如在电教室上课时老师用的激光 教鞭，计算机或VDC中用来读取光盘数据的光驱等等。在工业上，激光常用于切割或微细加工。在军事上，激光被用来拦截导弹。科学家也利用激光非常准确地测量了地球和月球的距离，涉及的误差只有几厘米。激光的用途那么广泛， 它究竟是如何产生的呢？以下我们将会阐释激光产生的基本原理。   激光的发展有很长的历史，它的原理早在 1917 年已被著名的物理学家爱因斯坦发现，但直到 1958 年激光才被首次成功制造。 

      激光英文名是 Laser，即 Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation 的缩写。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。但在阐释这个过程之前，我们必先了解物质的结构，以及光的辐射和吸收的原理。 
    物质由原子组成。图一是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围 分布着带负电的电子，绕着原子核运动。有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的「能级」，不同的能 级对应于不同的电子能量。为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能级想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道) 最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的 [1]，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。 
 
　
　
　
　
　
　
　
图一   碳原子示意图。

    电子可以 通过吸收或释放能量从一个能级跃迁至另一个能级。例如当电子吸收了一个光子 [2] 时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能级 (图二 a)。同样地，一个位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级 (图二 b)。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色（或频率）。 

图二  原子内电子的跃迁过程。

    当原子内所有电子处于可能的最低能 级时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。当一个或多个电子处于较高的能级时，我们称原子处于受激状态。前面说过，电子可 通过吸收或释放在能级之间跃迁。跃迁又可分为三种形式﹕ 

自发吸收 - 电子通过吸收光子从低能级跃迁到高能级 (图二 a)。 
自发辐射 - 电子自发地通过释放光子从高能级迁到较低能级 (图二 b)。 
受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 (图二 c)。 

    激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图三显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。此时，有些电子会 通过释放光子，回到较低的能级。而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。 
    产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。以红宝石激光为例 (图四)，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。原子处于受激态的时间非常短，大约 秒后，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时间很长，大约是 秒或更长的时间。电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。粒子数反转是产生激光的关键，因为它使 通过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比通过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光。 激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图五)﹕ 
　

激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。 
激光是相干光，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它们迭加起来便产生很大的强度。而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。 
激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。 
以能量划分，激光可大致可分为三类，第一类是低能量激光，这类激光通常以气体为激光介质，例如在超级市场中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介质的；第二类是中能量激光，例如在 电教室用的激光教鞭；最后一类为高能量激光，一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。用于热核聚变实验的激光可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉冲功率竟可达 W！这激光可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘-氚燃料进行热核聚变。 
 
　
　
　
　
　
　
图三   红宝石激光的示意图。

 
　
　
　
　
　
　
图四  粒子数反转的状态。

 
　
　
　
　
　
　
　
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&lt;P&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;    物质由原子组成。图一是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围 分布着带负电的电子，绕着原子核运动。有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。描述微观世界的量子力学告诉我们，这些电子会处于一些固定的「能级」，不同的能 级对应于不同的电子能量。为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能级想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道) 最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的 [1]，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。 &lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;
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&lt;P align=center&gt;&lt;SPAN class=DES&gt;&lt;FONT size=2&gt;图一   碳原子示意图。&lt;/FONT&gt;&lt;/SPAN&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;&lt;/TR&gt;
&lt;TR&gt;
&lt;TD width=253&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;    电子可以 通过吸收或释放能量从一个能级跃迁至另一个能级。例如当电子吸收了一个光子 [2] 时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能级 (图二 a)。同样地，一个位于高能级的电子也会通过发射一个光子而跃迁至较低的能级 (图二 b)。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能级的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色（或频率）。 &lt;/FONT&gt;&lt;/TD&gt;
&lt;TD width=507 colSpan=2&gt;
&lt;P align=center&gt;&lt;FONT size=2&gt;&lt;IMG style="WIDTH: 512px; HEIGHT: 185px" height=216 alt=原子内电子的跃迁过程 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024580.gif" width=540 align=center border=0&gt;&lt;SPAN class=DES&gt;图二  原子内电子的跃迁过程。&lt;/SPAN&gt;&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;&lt;/TR&gt;
&lt;TR&gt;
&lt;TD width=760 colSpan=3&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;    当原子内所有电子处于可能的最低能 级时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。当一个或多个电子处于较高的能级时，我们称原子处于受激状态。前面说过，电子可 通过吸收或释放在能级之间跃迁。跃迁又可分为三种形式﹕ &lt;/FONT&gt;
&lt;OL&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;自发吸收 - 电子通过吸收光子从低能级跃迁到高能级 (图二 a)。 &lt;/FONT&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;自发辐射 - 电子自发地通过释放光子从高能级迁到较低能级 (图二 b)。 &lt;/FONT&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能级跃迁到低能级，并释放光子。入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能级的能量差。一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 (图二 c)。 &lt;/FONT&gt;&lt;/LI&gt;&lt;/OL&gt;&lt;/TD&gt;&lt;/TR&gt;
&lt;TR&gt;
&lt;TD width=506 colSpan=2 rowSpan=3&gt;&lt;FONT size=2&gt;    &lt;FONT color=#000000&gt;激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图三显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。此时，有些电子会 通过释放光子，回到较低的能级。而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。 &lt;/FONT&gt;&lt;/FONT&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;    &lt;/FONT&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。以红宝石激光为例 (图四)，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。原子处于受激态的时间非常短，大约 &lt;IMG height=21 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024621.gif" width=30 align=middle&gt;秒后，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时间很长，大约是 &lt;IMG height=21 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024360.gif" width=30 align=middle&gt;秒或更长的时间。电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。粒子数反转是产生激光的关键，因为它使 通过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比通过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光。 &lt;BR&gt;&lt;BR&gt;激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图五)﹕ &lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;OL&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。 &lt;/FONT&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;激光是相干光，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它们迭加起来便产生很大的强度。而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。 &lt;/FONT&gt;
&lt;LI&gt;&lt;FONT color=#000000 size=2&gt;激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。 &lt;/FONT&gt;&lt;/LI&gt;&lt;/OL&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;&lt;FONT color=#000000&gt;以能量划分，激光可大致可分为三类，第一类是低能量激光，这类激光通常以气体为激光介质，例如在超级市场中常用的条形码扫描仪，就是用氦气和氖气作为激光介质的；第二类是中能量激光，例如在 电教室用的激光教鞭；最后一类为高能量激光，一般用半导体作为激光介质，输出的功率可高达 500 mW。用于热核聚变实验的激光可发射出时间极短但能量极高的激光脉冲，其脉冲功率竟可达 &lt;IMG height=21 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024371.gif" width=29 align=middle&gt;W！这激光可产生达一亿度的高温，引发微粒状的氘-氚燃料进行热核聚变。 &lt;/FONT&gt;&lt;BR&gt;&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;
&lt;TD width=254&gt;&lt;FONT size=2&gt;&lt;IMG height=210 alt=红宝石激光的示意图 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024797.gif" width=300 align=right border=0&gt; &lt;/FONT&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P align=center&gt;&lt;SPAN class=DES&gt;&lt;FONT size=2&gt;图三   红宝石激光的示意图。&lt;/FONT&gt;&lt;/SPAN&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;&lt;/TR&gt;
&lt;TR&gt;
&lt;TD width=254&gt;&lt;FONT size=2&gt;&lt;IMG height=210 alt=粒子数反转的状态 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024112.gif" width=300 align=right border=0&gt; &lt;/FONT&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P align=center&gt;&lt;SPAN class=DES&gt;&lt;FONT size=2&gt;图四  粒子数反转的状态。&lt;/FONT&gt;&lt;/SPAN&gt;&lt;/P&gt;&lt;/TD&gt;&lt;/TR&gt;
&lt;TR&gt;
&lt;TD width=254&gt;&lt;FONT size=2&gt;&lt;IMG height=260 alt=普通灯光与激光的比较 src="PE.SiteConfig.ApplicationPathPE.SiteConfig.uploaddir/ckzlzx_UploadFiles_2200/200411251024784.gif" width=300 align=right border=0&gt; &lt;/FONT&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
&lt;P&gt;&lt;FONT size=2&gt;　&lt;/FONT&gt;&lt;/P&gt;
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    }
    /**
    * 关闭弹出框的功能*/
    function closeModel() {
        document.getElementById("bjtidu_ground").style.display = 'none';
        document.getElementById("login_model").style.display = 'none';
        // 不遮挡后面的内容将body设置为原始样式，也就是实现可滚动
        document.body.style.overflow = 'auto';
    }

  $("#wxlog").click(function(){
    $("#LogOnFrame").attr("src","/qrconn.aspx");
  })

$(function(){
    var ua = navigator.userAgent.toLowerCase(); 
    if(ua.match(/iPad/i)=="ipad" || ua.match(/Mobile/i)=="mobile") { 
     $("#wxlog").hide();
    }
    else{
    }
})
</script>
<script type="text/javascript" src="/Template/Default/Skin/MMskin/js/tools.js"></script>
<script>
(function(){
    var bp = document.createElement('script');
    var curProtocol = window.location.protocol.split(':')[0];
    if (curProtocol === 'https') {
        bp.src = 'https://zz.bdstatic.com/linksubmit/push.js';
    }
    else {
        bp.src = 'http://push.zhanzhang.baidu.com/push.js';
    }
    var s = document.getElementsByTagName("script")[0];
    s.parentNode.insertBefore(bp, s);
})();
</script>


{PE.Label id="A评论标签" nodeId="{PE.Field id="cone" fieldname="NodeID" /}" /}
</body>
</html>