激光是怎么产生的呢？

Answer 1

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。

Answer 2

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。

Answer 3

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。

Answer 4

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。

Answer 5

你身边的物理学——第010期