第二節 單純樸實更可貴(2 / 2)

在激光出現以前,人們所能得到的任何一種單色光,經過分解(色散)以後,在形成的光譜中並不是隻含有一條譜線。也就是說,以往人們所得到的單色光遠遠不夠單純,它包含一定波長範圍的光波波長,因此,那些單色光的譜線也具有一定的寬度。

單色光的波長範圍就是單色光的譜線寬度。波長範圍越小,譜線寬度越窄,這種單色光就越單純,我們就說它的單色性好;反之,波長範圍越大,譜線寬度越寬,這種單色光就越是不純,我們就說它的單色性差。因此,譜線寬度是衡量光源單色性好壞的標誌。

通常,我們說的單色光,是指譜線寬度很窄的一段光波。如果用λ表示光波的波長,則Δλ表示這種光波的譜線寬度。一種單色光譜線寬度越窄,Δλ越小,這種單色光就越純,也就是說,它的單色性好。例如,普通光源中的氪(K86)燈發出的光,是單色光中較純的,它的波長λ=0.6057微米,譜線寬度Δλ=0.00000047微米。

長期以來,科學家們不斷尋求純而又純的單色光,創造出多種多樣能發射單色光的光源,即單色光源。但是,無論哪一種單色光源,所發出的光的純度都不夠理想。直到激光器誕生之後,人們才獲得了真正的單色光源。

激光的單色性最好,光色最單純。例如,氦-氖激光器發出的單色光,是一束極單純的紅光,波長λ=0.6328微米,譜線寬度Δλ=0.00000000001微米。由此可見,氦-氖激光器發射的光的單色性比一般單色光源的單色性高幾萬倍!

激光是目前最好的單色光。

激光的單色性這麼好,是因為激光的全體光子在它們生長的“搖籃”和“學校”——激光器的諧振腔裏訓練有素,並經過嚴格的優化選擇,才形成一個純而又純的光子隊伍(後麵將要詳細地介紹)。在諧振腔裏,誘發產生的“受激輻射”光子絕大多數都是符合一定特點的兩個能級差的特征相同的光子,而從能級間躍遷產生的其他頻率的光子數目很少。而且,由於諧振腔的兩個反射鏡麵間有嚴格的距離,“受激輻射”光子隊伍在兩個反射鏡麵間來回反射,恰好以相同的“相位”迭加而得到加強,其他頻率的光子相互迭加則被削弱下去。

激光的高單色性,是激光的第二大特點。激光這種優異品格在精密測量、定位、測速、檢查平晶加工質量等方麵都大有用武之地。例如,可以用穩定輸出的激光波長作為長度計量單位,從而使測量精度和可測距離大大提高。單色性越好,可測量的長度越長,精度也越高。目前,激光精密測長儀已成為理想的精密測量工具。

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