激光的應用

用激光束能夠比用鋸切割金屬更加精準，激光也可以用于精微的眼部手術。測量員可以借助激光精確測距，飛機上安裝的激光裝置可以制作出高精度的地面地圖。一些電腦打印機也采用激光，沒有激光就不會出現CD或DVD。

1917年，德裔美國物理學家阿爾伯特·愛因斯坦意識到存在激發原子和分子并使它們發射光線這種可能。這就是激光原理的源頭。但直到20世紀50年代，物理學家才設想出一種能夠產生激光束的裝置。1952年，美國物理學家查爾斯·湯斯描述了一種利用微波激射器（通過激發輻射散射得到的微波放大）的原理激發氨分子發射微波輻射的方法。兩位蘇聯物理學家尼古拉·巴索夫（1922～2001年）和亞歷山大·普羅霍洛夫（1916～2002年）也提出了同樣的想法，但是，他們直到1954年才公布，而湯斯已經在1953年建造了一臺微波激射器。不過三位物理學家同時獲得了1964年的諾貝爾物理學獎。微波激射器用于原子鐘和射電望遠鏡中，并用來放大發自人造衛星的弱信號。

微波輻射是不可見的，但在1958年，湯斯和另外一名美國物理學家肖洛（1921～1999年）發表了一篇論文，說明建造一種能夠發射可見光的裝置存在著理論上的可能。這種裝置將發出激光—通過受激發的輻射得到的光放大。但湯斯和肖洛沒能建造出這樣的裝置。1960年，美國物理學家西奧多·梅曼成為世界上第一個制造出激光的科學家。

大事記

1917年 愛因斯坦提出受激輻射

1952年 構想受激輻射微波放大器

1958年 從理論上論證了制造激光的可行性

1960年 梅曼發明紅寶石激光器

當物質吸收能量（如熱能）時，其內部的原子或分子會從低能層躍遷到高能層，當落回低能層時，多余的能量就會以光的形式發射出來。一般，每一個原子或分子都會獨立地發出不同波長的光，但是，如果物質在處于其高能層的短暫的瞬間暴露在有著特定波長的強光下，它就會發出與照射光波長一致的光。這就是物質為什么會受激發的原因，并且這種激發會進一步提高光的強度。下一步就是利用鏡子放大這些光，位于這種裝置一端的鏡子將光通過受激中的物質反射回去，位于裝置相對端的半銀制鏡子又反射一部分這些光，余下的光則以激光形式發出來。

激光發射一道窄束的相干光，是一道單波長、單色、定向的連續光束或系列短脈沖。

許多物質都能受激，發出相干光。梅曼紅寶石晶體——人造氧化鋁晶體——制造出了紅寶石激光。釹元素也已被用于激光中，如氧化釹或氯化釹的氯氧化硒溶液，以及一氧化碳、氰化氫、氦氖混合氣等氣態溶解物。后面列舉的幾種是已經應用了20多年的主要物質。

手電筒或汽車前燈發出的光是四處發散的，所以能照射較大的區域。而激光束能更好地被聚焦——氦-氖激光器發出的激光束散失率不到千分之一。如果激光束從望遠鏡的相對端通過，激光的散失率將會進一步降低。這種類型的激光可以用做鋪設管線和鉆探隧道機械的引導裝置。紅寶石激光可以在鉆石上鉆孔。

激光撞擊在一個表面上時，表面會吸收激光部分能量且溫度會升高。激光可以在很小的面積上產生高熱，所以人們利用激光去除如精密電子部件上的多余材料，甚至用激光給眼疾病人做視網膜手術。

窄激光束也可以用來測距：激光脈沖撞擊到物體的表面時，有部分會被反射回來，由于光速是一樣的，所以只要計算出激光脈沖發射與反射回所用的時間就可以計算出兩地之間的距離。這種激光裝置稱做激光雷達。乘坐“阿波羅11號”宇宙飛船登陸月球的宇航員及阿波羅計劃的后繼者在月球建立了激光反射裝置，利用激光雷達測量的月球與地球之間的距離偏差只有幾英尺。測繪人員利用激光測繪地貌的平面圖，而利用激光雷達精確測距。

激光雷達也可用于測量運動中的物體的速度。如果物體正后退，那么反射回的激光波長要比發射激光的波長略長。換句話說，激光發生了紅移。如果物體正在接近，那么反射回的波長就變得稍短，也就是激光發生了藍移。物體運動得越快，激光的波長改變得越大。