雷射

雷射(LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)是利用受激輻射原理產生的特殊光源,具有準直、高強度、不發散、可精確聚焦等特性。

背景知識

理解此概念前需要先掌握:

  • 量子論 — 雷射原理基於原子能階的量子化概念

詳細說明

原理

受激輻射(stimulated emission):當原子處於高能態時,如果受到一個特定能量的光子刺激,它會放出一個完全相同的光子(相同頻率、相同方向、相同相位)。

特性

  • 準直性:雷射光束幾乎不發散,可傳播很長距離
  • 高強度:能量集中在極窄的波長範圍
  • 相干性:所有光子的頻率和相位一致
  • 可聚焦:能聚焦到極小的面積,達到極高的能量密度

發展歷程

  • 1958 年湯斯首先提出雷射的理論構想
  • 1960 年梅曼製造出第一台紅寶石雷射

常見錯誤

此段為 LLM 增強內容,教材原文未提及。

  1. 錯誤認知:雷射是一種不自然的光
    • 正確理解:雷射的原理(受激輻射)是自然界本來就存在的物理過程,只是人為放大了它
  2. 易混淆概念:所有雷射都是紅色的
    • 區別:雷射可以是任何波長,取決於所用的增益介質

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