激光是光學(xué)原理的一種應用

   激光是光學(xué)原理的一種應用，但是究竟要怎么樣才能從普通的光線(xiàn)變成激光？這就得先了解原子發(fā)光的原理。一個(gè)原子從高能階降到低能階時(shí)，會(huì )放出一個(gè)光子，叫做自發(fā)放光。原子在高能階時(shí)受到一個(gè)光子的撞擊，就會(huì )受激而放出另外一個(gè)相同的光子，變成兩個(gè)光子，叫做受激放光。如果受激放光的過(guò)程持續產(chǎn)生，則所發(fā)出來(lái)的光子便會(huì )越來(lái)越多。只要我們把高能階的原子數量控制在高于低能階的原子數量，那么受激放光的過(guò)程就會(huì )持續產(chǎn)生，這種控制原子受激放光的裝置我們稱(chēng)它為“光放大器”。

    我們也知道，光線(xiàn)發(fā)射出去時(shí)是以光速朝各個(gè)方向前進(jìn)的，為了讓產(chǎn)生的光線(xiàn)能夠被收集起來(lái)并持續放大加以利用，則必須利用叫做「共振腔」的設備，把由光放大器所產(chǎn)生的光線(xiàn)用反射鏡局限在一個(gè)特定的范圍內，讓光線(xiàn)可以來(lái)回反射，且由于光放大器所產(chǎn)生的光子是相同的，所以行進(jìn)的方向也會(huì )相當一致。透過(guò)共振腔的作用，能讓光線(xiàn)行進(jìn)的方向完全相同，也就是說(shuō)擁有跟共振腔相同方向的光線(xiàn)才會(huì )被放大，其余不同方向的光線(xiàn)都不會(huì )放大，這是產(chǎn)生激光的首要條件。

    共振腔還有另外一個(gè)作用，那就是限制激光的頻率。光線(xiàn)要在共振腔產(chǎn)生共振必須符合 L = nλ／2 的關(guān)系（L 是共振腔長(cháng)度，λ 是波長(cháng)，n 是固定倍數），所以并非所有頻率的光線(xiàn)都可以在共振腔中產(chǎn)生共振，而是只有符合這規則的才會(huì )產(chǎn)生共振。不過(guò)，共振腔的長(cháng)度（L）可以長(cháng)達數公尺，而光的波長(cháng)（λ）卻是以微米為單位，這兩者之間相差了 100 萬(wàn)倍，也就是說(shuō)符合條件的 n 范圍相當大，而非只有單一頻率?？梢酝瑫r(shí)發(fā)出這么多頻率的光，就給了我們建造脈沖激光的條件。

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