第一節 時代奇葩綻開了(2 / 2)

激光的單色性這麼好,是因為在激光器的諧振腔裏,誘發產生的受激輻射光子絕大多數都是符合某特點的兩個能級差特征相同的光子,而從其能級間躍遷產生的其它頻率的光子則數目很少。而且,由於諧振腔的兩反射鏡麵間有嚴格的距離,隻使受激輻射光在其中來回反射時,恰好以相同的相位迭加而得到加強,其它波長的光相迭加時,則以相位不同而被削弱。

激光的第三個特點——相幹性好。就是說激光是很好的相幹光源,相幹光源在迭加區能得到極穩定的幹涉花樣。激光的出現,使人們第一次獲得了相幹光,使光源發光由無規則變為控製光源發光,使光的非相幹性和無線電波的相幹性之差別消除,因此可以利用光波為載波進行通訊。高相幹性的激光,可以采用調製、變頻和放大等各種無線電技術,將使現代通訊事業發生巨大變化。

激光的相幹性,對於作精密幹涉測量是非常有利的。前麵已經講過,在楊氏雙縫實驗中,第一塊板上的單縫被照亮而作為線狀光源,第二塊板上的雙縫則形成兩列圓柱麵波,成為相幹光源,在遠一些地方的屏上形成一係列明暗相間的幹涉條紋。如果將單縫板拿去,讓光源發出的光直接穿過雙縫,則屏上的幹涉條紋立即消失。但是,如果我們再把光源換成激光器,則屏上又會出現幹涉條紋。這就表明,激光器同時起到了光源和單縫的作用,是良好的相幹光源。也就是說,激光器所有各點發出的光,如同從一個點發出的光一樣,具有相同的頻率、一樣的相位、一致的振動方向。因此,屏上將出現明暗相間的清晰條紋。由此可見,激光具有高度的相幹性。

激光之所以有這麼好的相幹性,同樣也是因為激光器諧振腔鏡麵間有嚴格的距離,使某一波長的受激輻射光反射後總是以相同的相位迭加而加強,因而發出特征完全相同的光子。

激光的第四個特點——亮度好。普通光源發出的光,一般總是向四周輻射的,例如白熾電燈等,光能量很分散,不象激光器發出的激光那麼集中。普通光源發出的光,即使用光學手段如用透鏡將它集中起來,也隻能集中它的一部分,而且還難於聚集到極小的範圍內。而激光由於方向性好,輸出時幾乎是一束平行光,再經過透鏡會聚後,就幾乎是集中在一個點上,範圍極小,在空間上具有高度的集中性。其次,激光能夠在很短的時間內以脈衝的形式瞬時發射出去,這種脈衝激光又在時間上具有高度的集中性。再有,激光光源的亮度也比普通光源高得多。例如,一盞5萬瓦的氙燈的亮度約為1000盞100瓦普通白熾燈的亮度,高壓脈衝氙燈的亮度比太陽的表麵亮度還要高幾倍。然而,它們都比不過激光。平時,我們說太陽最亮,人的眼睛是不敢直視的。但是,就目前而言,已有的激光器發射的光的亮度,比太陽表麵的亮度要高幾十萬倍至幾百億倍!如此高亮度的光束,具有很大的威力,這樣的激光束會聚起來,可以產生幾百萬度的高溫,可以輕而易舉地就穿透鋼鐵或其它堅硬的材料,還能用來引發核聚變反應。

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