激光为什么比普通光能量大为什么激光可以作为加工能源？

1962年5月9日，美国麻省理工学院进行了靠前次用激光器向月球成功发射光波并返回来。现在，就来了解一下为什么激光具有很大的能量，能照射到月球！

激光是一种光，它由无数的光子组成，而光子则是光线中携带能量的粒子。一个光子携带能量的多少与其波长密切相关，即波长越短（频率就越高）所携带的能量就越多。激光的频率高达10¹³～1015赫，相对应的波长只有十亿分之一米左右，因此激光具有极大的能量。

红宝石激光器

从另一方面来讲，激光是一种单色性极好的光，它最接近单色光。所谓单色光，是指一束光中所含的频率只有一个，也就是波长只有一种。单色光的波长小于十亿分之一米，显然，激光的波长就在这个范围附近，波长当然是极其短的，就可以携带极大的能量。著名科学家玻尔曾说：电子运动在一组特殊的轨道上，不同的轨道具有不同的能级，若在这轨道上的电子处于稳定状态（定态）时，它们不吸收也不发出辐射。只有当电子由一个定态迁到另一个定态时，才产生辐射的吸收或发射现象。从能级高的轨道跃迁到能级低的轨道，就会辐射出光子。反之，就要吸收光子（具有特定频率的光子）。辐射出的光子和原来的光子一起从原子中射出来，在宏观上就表现为光的强度被放大了，被加强了。如果有装置可以控制这种受激辐射的过程一直发生，那么就会产生越来越多的光子，光的强度也会越来越大，而且这些光子特别“齐心”向同一个方向发射，这样激光也就产生了。上面提到的“装置”就是应用于不同场合的激光器的重要组成部分谐振腔等。

激光是如何产生的，为何会有如此大的能量？

大家好，今天和大家聊一聊激光是如何产生的。

激光在当今世界，不论是军事领域，还是生活领域都有着十分广泛的应用，所以我们对于激光也比较熟悉，但如果要是问激光是如何产生的，可能大多数人就不太清楚。

激光，顾名思义，它也是光的一种，与光的产生原理是一致的，但在“光”的前面加了一个“激”，就说明它还不同于普通的光，激光比光能量要大很多，甚至在可以应用在武器上面，好了，废话不多说，下面直接切入正题。

激光从哪里来？

可以肯定的说：激光是从原子中来的，这件事情我们要追溯到100年前，丹麦有一名物理学家为了解释氢光谱量子化的问题，提出了一个全新的原子模型，这位科学家就是后来著名的量子力学哥本哈根学派领袖波尔，故这个全新的原子模型被命名为：波尔模型。

波尔模型：原子由原子核与电子构成，原子核居中，电子围绕原子核做运动，不过电子的运动并不是随意的，但是有几条特定的轨道，电子只能在这几条特定的轨道内运动，电子从轨道到另外一条轨道，只能通过跃迁的方式，也就是不连续的、瞬时的跳跃运动。

我们将最靠近原子核的电子轨道称为：基态，这条轨道上的电子能量是最低的

基态之外的靠前条轨道称为：靠前激发态，这条轨道上的电子会比基态上的电子能量高

靠前激发态之外的靠前条轨道称为：第二激发态，第二激发态上轨道的电子比靠前激发态高

以此类推

如果电子从基态吸收了能量，那么就会跃迁到激发态，如果电子从激发态跃迁到基态，那么就会释放能量，光的产生就源于电子跃迁。

例如：在基态在有一个电子，然后电子受到了外界的影响，例如光照、吸收能量、热量的因素，那么基态的电子就会上高能级轨道跃迁，可能会跃迁到靠前激发态，也可能会跃迁到第二激发态，具体跃迁到哪个激发态取决于电子能量接受的大小（量子化）。

当电子吸收能量跃迁到激发态之后，如果没有持续的能量吸收，那么电子过一段时间还会跃迁回到基态，并且在这个过程中释放能量，跃迁过程中释放能量的就是光，我们之前使用的日光灯管的就是通过原子跃迁的原理发光的。

其实激光的产生也是粒子跃迁，更准确的说是源于爱因斯坦基于粒子跃迁提出的受激辐射

受激辐射

爱因斯坦提出了这样一个假设：假设一个电子正处于第二激发态，准备向靠前激发态跃迁（时间不确定），根据上面我们说讲的，电子从高能级向低能级跃迁时需要以光的形式释放能量，那么当电子还没有进行跃迁的时候，恰好有一道光射进来，而且这道光的能量恰好等于电子向低能级跃迁释放能量，那么会发生什么情况呢？

这道光就会诱导电子马上跃迁到靠前激发态，并且释放出和这道光能量、相位一模一样的光，如果第二激发态上还有电子，那么前一个电子释放的光还会继续诱导下一个电子释放光，传之无穷，有点类似于多米诺骨牌效应的感觉。

所以说如果我们想要制造出能量很强的光，我们就需要满足两个条件

一、有一个能量很强的光源作为诱导

二、有很多处于高能级的电子，在正常情况下，低能级的电子是要大于高能级电子的，这种情况是无法产生激光的，想要产生激光就必须实现粒子数反转，也就是要高能级电子的数量大于低能级电子的数量

什么是激光？激光是如何产生的？

激光笔、激光灯、激光电视，激光打印机……生活中，激光类物品随处可见。什么是激光呢？激光是如何产生的呢？为什么有这么多种用途呢？

其实激光并不属于自然界天然存在的光，它是通过一种物理原理形成的光。如果想要明白激光是怎样产生的，就需要了解几个物理概念。靠前个概念是跃迁。在目前已知的科学体系中，所有的物质都是由原子构成的，而原子又是由原子核和核外电子构成的。处于不同能级的轨道上的核外电子围绕原子核进行绕核运动。位于低能级轨道上的电子想转移到高能级轨道需要吸收一定的能量，反过来，高能级轨道上的电子想转移到低能级轨道上就要释放一部分多余的能量。第二个概念是发光过程。一般情况下，在没有外界影响的状态下，高能级的原子会自发地向低能级跃迁，并将多余的能量以发光的形式释放出来，这种发光的过程被称作自发辐射。平时我们家里使用的日光灯和白炽灯等的发光原理就是如此。

此外，还有一种发光过程——受激辐射。当原子处于某种激发态时，有电势能（E）合适的光子从该原子附近通过，该原子就会释放出一个具有同样电势能的光子从而跃迁到低能级状态。这个被释放出的光子继续与其他原子发生受激辐射作用，就会产生越来越多具有相同电势能的光子。它们的频率、偏振状态和传播方向都是相同的，当这些相同的光子一同发生能量激发时，就会产生一种不发散的强光，也就是我们想要一探究竟的激光。

激光除了有不发散的特点外，还具有亮度高、方向性好、单色性好等特点。根据不同的特点，激光可以被应用在不同的方面。

例如激光电视，即：通过“激光光源+超短焦镜头+抗光屏幕”的激光电视技术路线，成功挑战人眼视觉的分辨极限，实现超高清、高保真的图像再现。

同样，也可以利用激光能量集中和平行度高的特性，进行激光测距、激光雷达和激光准直等的使用，其中激光雷达更是优势显著。与太空卫星通过监测太阳光穿过地球大气层达到地面再反射回卫星的方式不同，主动激光雷达直接从空中向地面发射一股激光，因其激光稳定性好难发散，不易受云层和气溶胶的影响，加上是自发发光，也不受白天和黑夜的影响，可以进行夜间观测，能更全面地进行数据监测和分析。

本文来自：新华网

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