欧锐激光│我想你一定不介意多了解一下激光~

04, 2019

by 欧锐激光

问:什么是激光?为什么激光是一束方向固定的强亮光?为什么当激光聚集在一个点上时会产生大量的热量?

 

答:

首先,在定义上来说激光是指“原子受激辐射放大的光”。接下来我们来把这句话分字段简单的理解。

这里的“原子”是指构成“工作物(介)质”的最小单位,就像细胞是构成人体组织的最小单位是一个道理。那么“工作物(介)质”又是指的什么呢?我们了解到,按照工作物质物态的不同可以把激光器最基本最简单的分为固体、气体、液体、半导体和自由电子激光器。比如,CO2激光器属于气体激光器的一种,其工作物质就是二氧化碳气体,世界上第一台激光器--红宝石激光器的工作物质就是红宝石。如此说来,你就知道“工作物质”是什么了吧。并且欧锐激光的光纤激光切割机上的光纤激光器就是属于固体激光器的一种,他的工作物(介)质是掺稀土元素的玻璃光纤。

而“受激”是指工作物质中的原子收到某种刺激(也可称受到某种“激励”),那么工作物质中的原子到底是受到什么激励呢?这种激励主要来源于光、电、化学和核能的刺激,比如,CO2激光就是通过电能激励从而触发产生激光束的,而欧锐的光纤激光切割机使用的光纤激光是通过光能激励触发激光的。

那么为什么称为“受激辐射”呢?其实,受激辐射是指光与物质相互作用时所发生的多种表现形式中的一种。高中教科书中曾经讲到过原子是由原子核和电子组成(见图1),电子规律的处于不同的能量层级,越远离原子核的能量层级越高,相应的电子所具有的能量就越高(见图2)。正常情况下,电子几乎是不会自己跨越不同能量层级的,除非是受到“激励”。而爱 因斯坦指出,当电子受到“激励”从高能量层级跳跃到第能量层级时,同时会辐射(辐射,你也刻以理解为复制一个完全相同状态的光子)一个与外来“激励”光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子,所以称为受激辐射。

由上可知“放大的光”是“受激辐射”的结果,即“受激辐射”致使一个或多个激励光子成倍的复制,那这样可不是称为“放大的光”嘛。

所以,综上所述,你是不是更加了解这个神秘的激光了呢?

 

其次,解释“为什么激光是一束方向固定的强亮光?”我们都知道,普通的光源其发射方向都是四面八方的,比如阳光,因为阳光的光子所具有的状态是由差异的;而激光之所以定向发光原因之一是因为其受激辐射出许多相同状态的光子,这些光子的频率、相位、偏振态以及传播方向都相同,其二是激光器的光学共振腔会筛选并剔除状态不同的光子,以保证激光纯粹稳定。【PS:不用感觉这个共振腔有多神秘,其实共振腔是由2块具有一定特性的反射镜组合而成的,你可以理解为小时候做的由两块玻璃制成的小潜望镜,见图3、4】故而,激光是方向固定的。

最后,至于“强亮光”。“亮”是因为激励光子被“复制”了;“强”是说的激光的光子携带的能量高,解释这个可就需要用到物理公式了,光子的能量是用E=hv来计算的,其中h为普朗克常量,v为频率。由此可知,频率越高,能量越高。据研究记录,激光频率范围3.846×10^(14)Hz到7.895×10^(14)Hz,所对应的能量就是超大的那种啦。故,激光聚集在一个点上时会产生大量的热量。

小可爱们,现在“原子受激辐射放大的光”你是不是更清楚了?


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