【量子物理学】神奇的激光1
神奇的激光
神奇的激光1960年7月7日，随着世界上第一台红宝石激光器的的诞生，人类从此开创了一个新的技术领域。
激光是一种特殊的光源，具有高亮度、单色性、方向性及相干性好等特点，现已广泛应用于工业、农业、国防和科研。
近年来，激光在医学、特别是在心脑血管病的预防和治疗领域取得了迅猛的发展，显现出了强大的生命力。
激光血液照射是从前苏联引进的一种治疗方法，我国是应用低能量激光血液照射治疗的第二个国家。
激光血液照射治疗的历史，可分为如下几个阶段:(一)血液体外照射后回输技术。
(二)光纤插入血管内激光照射技术。
(三)口腔、鼻腔黏膜局部照射技术（以NT-LIBOO为代表）。
近年来，激光体外照射技术取得了突破性的进展，以“一刻通”心脑血管病三高激光治疗仪为代表的经桡动脉和内关穴照射治疗技术更具有里程碑的意义。
它巧妙地揉合了中西医理论，使激光治疗技术进入了安全、有效、实用的高新技术阶段，更为心脑血管病、三高症的治疗开启了新的篇章。
一刻通心脑血管病三高激光治疗仪的治疗机理是：一、降低血黏，改善血流动力学人体的脏器组织和生理代谢都需要血液循环的灌注，及时供给氧气和营养物质，排出代谢产物。
而血液流变状态对血液的正常流动产生很大的影响，其中血黏参数的变化是重要的因素之一。
激光照射可以降低红细胞的聚集性，增强红细胞的变形能力，从而降低血液黏稠度，使红细胞在微循环中顺利流动，保证组织器官血液的灌流。
同时由于血液状态的改变，减轻血液对血管壁的压力，也减轻心脏负荷。
二、激活多种酶的活性激光照射治疗，可激活血液中如琥珀酸脱氢酶、ATP酶、胆碱酯酶、NADPH氧化酶、磷酸化酶等的活性，促进脂肪和糖代谢；同时血中生物活性歧化酶（SOD）升高后，有助于清除体内过多的自由基，避免对血管壁造成损伤。
三、纠正脂代谢异常激光照射血液后光能转化为内能，可以裂解红细胞表面的脂肪链，消融和分解血液中过多的脂质；同时由于酶的活性增加，促进脂质分解，从而纠正脂质代谢异常。
2024年《奇异的激光》教案_1
《奇异的激光》教案《奇异的激光》教案1【教学目标】1.学会12个生字。
2.默读课文，理解课文内容。
3.把握__结构，了解激光的特点及用途。
学习作者抓住事物特点进行说明的方法，了解常用、基本的说明方法。
4.通过阅读课文，激发学生对科学技术的热爱，培养学生探究精神、创新精神。
【教学重点】课文第二部分。
【教学难点】领悟__的说明方法，体会其表达效果。
激发学生对科学技术的热爱，培养学生探究精神、创新精神。
【教学准备】教师准备：多媒体课件激光笔火柴气球学生准备：预习课文，初步了解激光。
【教学时数】两课时【教学过程】第一课时一、谈话激趣、揭示课题1.生活中，你见过哪些物体会发光?今天我们一起来学习一篇科普说明性__，认识一种新型的、人造的光——激光。
板书课题《奇异的激光》，齐读课题。
2.检查生字词。
指导“凸”字的书写，读准多音字的读音。
二、整体感知、把握结构1.快速浏览课文，思考：激光的奇异表现在哪些方面?学生汇报，教师板书2.把握__段落特点。
三、研读感悟、渗透方法1.自由朗读“最亮的光”。
思考：激光到底有多亮?作者是怎样把它的亮度说清楚的呢?自由朗读课文，画出相关的句子，仔细想一想。
⑴.品味句子：最亮时它比太阳还要亮100亿倍呢!朗读感受激光亮度。
讨论作者运用的说明方法。
⑵.比太阳还亮100亿倍到底是多亮呢?研读作者接下来举例说明的句子。
学生读文。
朗读感悟，品味文字①刺眼、目眩、失明。
②暂时——永久明确写法，感知激光亮度。
点拨分号的用法。
⑶.了解激光方向性强的特点。
⑷.了解激光的运用。
播放视频，激发探索激光奥秘的兴趣。
⑸.回顾学法。
明确激光方向性强的特点，知道作者运用了什么样的说明方法来介绍激光的亮度和用途。
四、自主合作、交流汇报提示学法1、默读课文。
2、独立思考，填写表格。
3、小组讨论，交流。
4、朗读感悟，准备汇报。
奇异的激光特点运用的说明方法用途最亮的光方向性强作比较、列数字、举例子军事上最快的刀最准的尺小组汇报“最快的刀”介绍了激光的什么用途?课文运用了什么说明方法来介绍的。
物理学中的激光技术与应用
物理学中的激光技术与应用激光，这个在现代科技中熠熠生辉的词汇，已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
从医疗领域的精准手术，到通信行业的高速数据传输，再到制造业中的精细加工，激光技术的身影无处不在。
那么，激光究竟是什么？它又是如何在物理学的基础上发展起来，并在各个领域中得到广泛应用的呢？要理解激光，我们首先得从它的原理说起。
激光的全称是“受激辐射光放大”。
简单来说，它是通过一种特殊的机制产生的一种高强度、高方向性、高单色性的光。
在普通的光源中，比如灯泡，光是由大量原子自发地发射出来的，这些光的方向、频率和相位都是随机的。
而在激光中，原子被“激发”到一个特定的高能态，当它们回到低能态时，会释放出具有相同频率、相位和方向的光子，这就是受激辐射。
通过在一个光学谐振腔中不断地反射和放大这些受激辐射的光子，我们就得到了一束强大而集中的激光。
激光的特性使得它在许多领域都有着独特的应用。
在通信领域，激光的高频率和高带宽使其能够承载大量的信息。
我们现在所使用的光纤通信，就是利用激光在光纤中传输信号，实现了高速、稳定的数据传输。
相比传统的铜缆通信，光纤通信具有更低的损耗、更高的保密性和更大的传输容量。
想象一下，我们能够在瞬间下载一部高清电影，或者进行高清视频通话而没有丝毫的卡顿，这都要归功于激光通信技术的发展。
在医疗领域，激光更是发挥了巨大的作用。
激光手术以其高精度、小创伤和快速恢复的特点，成为了许多疾病治疗的首选方法。
比如，眼科的近视矫正手术，就是利用激光精确地切削角膜，改变其曲率，从而达到矫正视力的目的。
在皮肤科，激光可以用于去除纹身、祛斑、脱毛等。
在肿瘤科，激光可以用于肿瘤的消融治疗，减少对周围正常组织的损伤。
此外，激光还可以用于血管成形术、神经外科等多个领域，为患者带来了更好的治疗效果和生活质量。
制造业也是激光技术大显身手的舞台。
激光切割和焊接技术能够实现对各种材料的高精度加工，无论是金属、塑料还是复合材料。
浅谈神秘之光——激光(2019辽宁抚顺说明文)
浅谈神秘之光——激光①作为20世纪人类重大发明之一，激光已经融入经济社会的方方面面。
2018年诺贝尔物理学奖颁给了在激光物理领城做出突破貢献的三位科学家，突显激光的重要作用。
②激光是指频率单一，方向高度集中的光。
它有极好的方向性，不易散射。
比如，地球距离月球约38万千米，若使用激光照射，在月球表面形成的光斑直径不到2000米；而相同情况下，其他光源产生的光斑早已覆盖整个月球。
③自1960年第一台激光器发明以来，经过不断发展，激光已广泛应用于光纤通信、美容、打印、眼科手术、武器和测距等领域。
2018年诺贝尔物理学奖得主之一阿什金，于20世纪80年代发明了光镊技术，利用聚焦的激光，像镊子一样把微小物体夹起来进行移动。
如今，光镊已成为许多物理学家、化学家和生物学家必不可少．．．．的工具，帮助他们精确地操作原子、分子、细菌、病毒和细胞等，为研究微观现象开启了一扇大门。
④根据工作方式，激光可分为连续激光和脉冲激光。
脉冲激光在时间上表现为一个接着一个的光脉冲，其峰值功率会远远大于连续激光。
形象地说，连续激光好比10米深的平静水面，而脉冲激光就像1米深的水面上形成了一个足有1000米高的波浪。
激光脉冲的宽度可以短于1皮秒（1皮秒等于万亿分之一秒），甚至到飞秒（1飞秒等于千万亿分之一秒）量级。
将能量集中在这么短的时间内，其峰值功率之大可想而知。
⑤2018年另外两位诺贝尔物理学奖得主穆鲁和斯特里克兰，于1985年发明了啁啾脉冲放大技术，得到了峰值功率极大的超短脉冲。
这种超短激光本领很大，能够精确地在不同材料上实现切割和钻孔，已广泛用于激光视力矫正手术以及精密加工，如手机的显示屏和内部精小部件。
而在研究物质内部动态过程时，利用飞秒量级的激光脉冲甚至可以对原子和分子进行拍照，让科学家们洞察微观世界的秘密。
⑥此外，借助啁啾脉冲放大技术，不少国家正在建设超强激光装置。
中国在该领域具有非常扎实的基础，近年来不断取得突破性成果。
《神奇的激光》 讲义
《神奇的激光》讲义一、激光的诞生在探索光的奥秘的漫长历史中，激光的出现无疑是一个重大的突破。
20 世纪 50 年代末 60 年代初，科学家们成功地研制出了世界上第一台激光器。
激光，英文名“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意思是“通过受激辐射光放大”。
它的诞生并非偶然，而是基于对原子和光子行为的深入研究。
早期的研究发现，当原子中的电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出光子。
而在特定的条件下，这些光子可以引发更多相同频率和相位的光子产生，从而实现光的放大。
二、激光的特点激光与普通光源相比，具有许多独特的特点，正是这些特点使得激光在众多领域展现出了神奇的应用。
1、方向性好激光具有极高的方向性，就像一支笔直的箭，可以传播很远的距离而几乎不发散。
这使得激光能够在长距离传输中保持能量集中，例如用于激光通信和激光测距。
想象一下，普通的灯光就像是四处乱射的弹珠，而激光则是沿着一条直线飞速前进的子弹，精准而有力。
2、单色性好激光的单色性非常出色，即它的光波波长几乎是单一的。
这意味着激光具有非常纯净的颜色，没有其他杂色的干扰。
在光谱分析中，激光的单色性能够帮助我们更准确地检测和分析物质的成分，就如同用一把精准的尺子去测量微小的差异。
3、相干性强相干性是指光波在时间和空间上的相位关系。
激光具有很强的相干性，这使得它可以形成稳定而清晰的干涉条纹。
在光学测量和全息技术中，激光的相干性发挥着至关重要的作用，让我们能够获取更精确的信息。
4、亮度高激光的亮度极高，可以在很小的面积上产生巨大的能量。
比如激光切割和激光焊接，就是利用了激光的高亮度，能够迅速地加热和熔化材料，实现高精度的加工。
三、激光的工作原理要理解激光的神奇之处，我们需要深入了解它的工作原理。
激光的产生依赖于一种叫做“受激辐射”的过程。
在一个充满特定物质（称为工作物质）的腔体中，工作物质的原子被外部能量激发到高能级。
《神奇的激光》 讲义
《神奇的激光》讲义激光，这个在现代科技中熠熠生辉的词汇，想必大家都不陌生。
但你是否真正了解它的神奇之处呢？接下来，就让我们一起走进激光的奇妙世界。
激光，英文全称为“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”，缩写为“LASER”，意思是“通过受激辐射光扩大”。
简单来说，激光是一种具有高度单色性、相干性、方向性和高强度的光。
激光的单色性令人惊叹。
普通的光源，比如白炽灯泡，发出的光包含了各种波长，颜色杂乱无章。
而激光则几乎只包含一种波长的光，这使得它的颜色非常纯净。
例如，常见的红色激光笔发出的光就是单一波长的红色光。
这种单色性在许多领域都有重要应用，比如在光谱分析中，能够更精确地检测物质的成分。
激光的相干性也是其独特之处。
相干性意味着光波的振动在时间和空间上具有高度的一致性。
这使得激光能够形成稳定、清晰的干涉条纹。
在全息摄影中，正是利用了激光的相干性，记录下物体的三维信息，从而能够再现出逼真的立体图像。
方向性是激光的另一个显著特征。
普通光源的光是向四面八方发散的，而激光则可以几乎沿着一条直线传播，发散角极小。
这使得激光能够在很远的距离上保持较高的能量密度。
例如，激光测距仪就是利用激光的方向性来精确测量距离的。
在军事领域，激光制导武器能够准确命中目标，也是得益于激光的良好方向性。
激光的高强度更是其神奇所在。
它能够在极小的面积上聚集巨大的能量。
这种高强度的光可以用于切割、焊接金属。
在医疗领域，激光可以用来治疗各种疾病，如近视矫正、去除肿瘤等。
激光的产生离不开特殊的装置——激光器。
常见的激光器有气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。
以氦氖激光器为例，它由放电管、光学谐振腔和激励电源等部分组成。
在放电管中，氦气和氖气被激发，产生受激辐射，经过光学谐振腔的反馈和放大，最终形成激光输出。
在工业生产中，激光的应用广泛而深入。
激光切割技术能够精确地切割各种材料，包括金属、塑料、木材等，切口光滑整齐，精度极高。
激光——神奇之光——现代激光发展及应用综述
9 8 8年
第四 期
激光一一神奇 之 光
—
前
也 许 明天 来 吗? 本 文将 以 最短 的篇 幅 一 览激 光 全貌
, ,
现
代激 光 发 展 及应 用
王
综述
健
和应 用基 础 研究
,
激光 技术 已 逐渐 成熟
,
,
开
言
,
始 走 出实 验 室 那么 实 用化 阶 段 激 光产业
刁 示志之 一
,
。
,
从 高能 级跃迁 到低 能级 的过程 犷随之 产生 一 特 定频 率的光 子
。
理有 着本质的区 别 点
由于 大 量原子 的 自发辐 射
产 生 的 光 子 频 率 和相位是 无 普 通 光 源 的发 光 机 理
,
。
传 播方 向和偏振Biblioteka 方 向也是无 规 则 的,
聊
才 分布 的
。
,
一
军
这就 是
好 的光
一
是 方向性 毛它 是迄今 为 止 方 向性 最 玲
。
例如
,
无 线 电波束 发射 到离 地 球 大
,
8 万 公 里 的月 球 上 约3
,
直径 高达 4 万公 里
,
.
,
处 于 高 能 级 的 原 子 受到频 率 为 v 的 入 射 光子 的感 应
,
但 激光 束照射 到月 球上 里
。 。
环 径 只 有
3
2
受 激辐射 和受 激 吸 收
,
。
射
折射
,
吸收
,
`
绕射
。
,
神奇的激光疗法
目前 ，除 了在 临床 医学上 大展 身手 ，激 光技 术也 逐 步应 用到保 健 器械 的 生 产之 中，如 半 导体 激 光治 疗
仪在 进 行理 疗 方面 立下 了赫 赫战 功 。
神 奇 的激 光 疗 法
２０．３ 医疗 ０６３ 保健薯典 籀
维普资讯
囊切开术 ，迷走神经切除术 、幽门肌切 开术等等 ， 激光 胆 道 吻合 术 、激 光大 肠 吻合 术 以及输 精 管 吻 合 术是 利 用 较低 功 率 的激 光 热 效应 作 的 。开腹 手 术 中 利用 激 光 热止 血 效应 ，对 肝 癌 等 容易 出血 的肝 组 织 作激 光 切 除 与消 融 等 等 的研 究 报告 亦 很 多 。 因为 耳 鼻 咽喉 近 于体 表 ，激 光在 耳 鼻 喉 科 的应 用 亦 已很 成 熟 。有 报 告 称激 光 治 疗 耳硬 化 症 ，蹬 骨 切 除后 的激 光 固定修复术 ，以及接触激光及 Ｃ Ｏ 激光显微镜手 术 切 除光 治 疗 耳扁 桃 体 、喉头 癌 、副鼻 窦 手 术等 等
维普资讯
பைடு நூலகம்
编者按 激光技 术被认 为是本世纪最重大的四项科学成果之一 （ 即原子能 、半导体、计算机、激光） 目前 。
激 光在 临床上 除 气化 、凝 固、烧 灼 、 光 刀、焊 接 、 照射等 治疗 应 用外 ，在 诊 断 和基 础理 论 研 究方面 出现 了 许 多新 技 术 ，如 激 光 荧光 显微 检 查 ，激 光微 柬 照 射 单细 胞 显微 检 查技 术 ，激 光 显微 光谱 分析 ，生物 全 息摄
温热效应 ，而是光的生物化学反应 。小功率 的氦氖 光 ，氪 激 光 ，结 合 内窥镜 和光 导纤 维 等 技 术 ，用 以 激光照射穴位时 ，通过对经络的影响 ，改善脏腑功 诊治 腔 内及体 表 的癌 症 。 能，从而起到治疗作用。在临床应用中我们体会到： 激光 穴 位 照射 的效果 如何 ，关键 是 在 祖 国 医学 理 论 激光在疾病方面 的应 用 观 点指 导 下 ，辩 证 论 治 ，选 经 取 穴 的 水 平 和 经 验 ， （ ）心 血管 疾病 一 由于 某些 激 光 可 以通 过 光 导纤 维 传 输 ，激光 的 处理 得 当者 ，全 身 状 况 、脏 腑 征 象 、舌 象 脉象 等 均 可效 明显 的好转 。 能 量 可 以通 过 各 种 内窥 镜 ，包 括 血 管镜 或 导 管进 入 （ ）激 光手 术 二 血 管 内治 疗各 种疾 病 。低 能 量 的 Ｈ — ｅ 光血 管 内 ｅＮ 激 激光手术是用一束 细而准直的大能量激光束 ， 照射 血 液有 抗 缺 氧 、抗 脂 质 过 氧化 、改善 血 液 流 变 经聚焦后 ，利用焦点的高能 、高温 、高压的电磁场 学 性 质 和微 循 环 障 碍 ，增 强 免疫 等 功 能 。在 心 脏 及 作 用 和烧 灼 作 用 ，对 病 变组 织 进 行 切 割 、粘 合 、气 血 管 方 面 ，激 光 治 疗周 围血 管 、冠 状 动 脉 ，以至 颈 化 。 实 验 确 定 ，切 割 人 体 组 织 所 需 的 功 率 密 度 为 动脉 等 的血 栓 ，动 脉 粥样 斑 块 等 此 外 治 疗 糖 尿 病 、 １。１ｓ 平 方厘米 。二氧 化碳 激光 器 、掺钕钇 铝石 心肌 炎 、肺 炎及 急 性胰 腺 炎 等 均有 报 道 。激 光 尚可 ０～ ０ 瓦／ 榴石激光器和氩激光器所输出的光束的焦点功率密 作 心 脏节 律点 的消 隔而 治疗难 治 、危 重 的心律 失 常 ； 度可 达 到上 述 要求 ，特 别 是 二氧 化 碳 激 光器 ，其 光 心瓣 膜粘 连 的治 疗 ；房 间隔 造 孔矫 治 先 天性 心 脏 病 Ｏ 激光 从 心 包 面 向心 能 几 乎 完 全 被 大 部 分 生 物 组 织 吸 收 到 表 层 ２ ０ ｍ 等 。 激光 心 肌 打孔 ，则是 用 Ｃ ０ｍ 内 ，因此 易于控 制切 割深 度 。 内膜 面击 穿 许 多微 孔 ，使 心 腔 与 心壁 肌 肉问有 微 血 （ ）激光 治疗 肿瘤 三 窦 相能 ，因而能 直接改 善心 肌供 血 。 激光治癌主要是基于其生物物理学方 面的特殊 （ ）外 科 以及耳 鼻喉 科 二 激 光 在 皮肤 、外科 方 面 的应 用最 早 、最 广 。近 作用 ，即激 光 的高 热 作 用可 使 被 照 射部 位 的温 度 升 至 ５ ０ ，当温度 升 至 ３ ０ ０％ ０ ％时 ，肿 瘤 即被 破 坏 ，激 几年 的发 展 ，一 是 接触 激 光 的 应用 ，使 激光 外科 更 光照射后的 １ 分钟 内可保持 ４ ℃～ ０ ５ ５ ℃的温度 ，继续 快 捷 方 便 。另 一 方 面 ，利 用 腹 腔镜 ，激 光可 以作 胆
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激光技术是60年代初发展起来的高新技术。60年代 以来，激光技术发展极为迅速，现成为新的工业革命的 先导之一，在工业、农业、医学、军事、科研等各个领 域有广泛应用。
激光核聚变实验装置
激光发展简史 （物理—技术—物理）
1860 1900 1905 1917 1953 1958 1960
1961-65
子数保持不变（比方：各楼层人数不变，上下人数同）
h
( )
N2 E2 N1 E1
N2 E2
h
N1 E1
( ) h
N2 E2
h h
N1 E1
光与物质作用，三过程同时存在。平衡时，各能级粒
子数保持不变
h
( )
N2 E2 N1 E1
dN12 B12( )N1dt
N2 E2
h
N1 E1
dN21 A21N2dt
发射方向、位相、偏振状态、频率等随机混乱。“乌合
之众”。——普通光源的发光机制。
三、受激辐射
爱因斯坦1917年提出受激辐射概念。 h E2 E1
当原子处于能量密度为( ) 的外来
光场中，除了一些原子吸收 h 光子从 ( ) h
E1 E2 外，还有一些原子会在外来光 子刺激下，从高能态 E2 跃迁至低能 态 E1
h E2 E1
dt 时间内从 E2 E1 跃迁的原子数：
dN21 N2，dt
dN21 A21N2dt
A21
dN21 N2dt
h E2 E1
N2 E2
h
N1 E1
A21 —称为自发辐射系数。即一个原子在单位时间（每
秒）内从 E2 E1 的跃迁几率。
自发辐射特点：
各原子发光自发独立，与外界作用无关；非相干光，
讲座：神奇的激光
提纲
原子的激发与辐射 激光产生原理 激光的技术应用
引言
什么是激光？ 英文名字：Laser即“light amplification by stimulated emission of radiation”“受激辐射光放 大”，简称“激光”。是一种新型光源。
激光与普通光源比较，从发光机制到特性都完全不 同。其性能之优越，普通光源无法相比。
N2 E2
h h
N1 E1
在外来光子刺激下，原子从高能态 跃迁至低能态，
同时辐射一个与外来光子完全一样的光子（频率、位相、
偏振态、传播方向全同）。这种过程叫做受激辐射。
dt时间内从 E2 E1跃迁的原子数：
dN21 （v），N2，dt
dN21 B21（）N2dt
受激辐射系数
( ) h
N2 E2
( ) h
N2 E2
h h
N1 E1
dN21 B21（）N2dt
dN12 dN21 dN21
B12（）N1 B21（）N2 A21N2
统计物理证明：
B12
B21
B
A21
8 h 3
c3
B
如果打破平衡，使受 激辐射占主导，产生 激光；自发辐射占主 导，普通光。
2 激光产生原理
产生激光的关键：使受激辐射占优势。 两个主要手段：实现粒子数反转；谐振腔
主要特性：高方向性（发散角10万分之一弧度， 几乎平行；高亮度（最高可达太阳表面亮度的100万亿 倍）；高相干性（相干长度达数百公里）；高单色性
（ 107 A）。
各类激光器中，输出功率低至10-6W，高至1012W。 各类激光输出波段宽：可见；紫外；近红外；远红外。 激光工作物质广泛：固体（包括半导体）；液体；气 体
h h
N1 E1
h E2 E1
B21（）
dN21 N2dt
称为受激辐射速率
即一个原子在单位时间（每秒）内从E2 E1 受激跃迁 几率（百分比）
受激辐射特点：
辐射光子与入射光子全同，相干光 ( ) h 光放大：在一个光子作用下，获得
大量状态全同的光子，该现象称之光 放大。
一个光子刺激原子，产生两个全同 光子，两个光子刺激其它原子又产生四 个全同光子，…….
激光全息术
激光外科手术，通讯、光盘、激光武器...
不可思议的 激光
请入内 参观令 人信服 的激光
肖洛实验室 门前的广告
肖洛
汤斯和肖洛在一起，右上 角是最早的激光器
激光为什么会有如此神奇 的威力？如何得到激光？本讲 座将介绍激光的基本知识，首 先从原子发光的机理谈起！
1 原子的激发与辐射（激光理论基础）
N2 E2
h h
N1 E1
如果能提供适当条件，实现光放大，就获得了激光。 所以，受激辐射——激光产生机制。
N2 E2
h
普通光——自发辐射；
N1 E1
“自由散漫”“乌合之
众”
( ) h
N2 E2
h
激光——受激辐射
h
N1 E1
“步调一致”“战斗集
体”
四、吸收与辐射之间的平衡关系 光与物质作用，三过程同时存在。平衡时，各能级粒
设 ( ) 为频率 的入射光能量
密度。dt 时间内从E1 E2 跃迁的原
子数：
dN12 (v), N1, dt
dN12 B12( )N1dt
h
( )
N2 E2 N1 E1
h E2 E1
B12 —吸收系数
N1 —E1能级原子或粒子数 N2 —E2能级原子或粒子数
w12
B12 (v)
dN12 N1dt
1968-69 1982 80年代－
Maxwell 建立光的电磁理论 Planck提出能量子假说 Einstein提出光量子理论 Einstein提出受激辐射理论 Towns建立第一台微波激射器（maser) Towns,Shawlow开始研制激光器 Maiman制成第一台红宝石激光器
激光光谱，用于大气污染分析；半导体激光器， 用于激光通讯； CO2激光器，用于激光熔炼、 激光切割、激光钻孔... 月球上设置激光反射器；地面与卫星联系
称为吸收速率
w12
B12 (v)
dN12 N1dt
吸收速率
h
( )
N2 E2 N1 E1
即单位时间内，原子从 E1 跃迁到 E2 的几率（对大量 原子而言是百分比）
二、自发辐射
N2 E2
h
激发态原子不稳定，会自发地从高能级
N1 E1
E2 向低能级 E1 跃迁，多余的能量以光的形式发出。
这种过程称为自发辐射。
激光虽然于60年代才问世，但其物理基础却在此前
40多年就由爱因斯坦建立。其核心内容：是受激吸收、
自发辐射、受激辐射三个基本概念。
一、受激吸收
h
在辐射场（光）作用下，当
( )
N2 E2 N1 E1
h E2 E1
有些原子会吸收 h 能量从低能级 E1 跃迁到高能级 E2 ， 这种过程叫受激吸收或激发。