1958年,美国科学家肖洛和汤斯发现了激光。它具有亮度极高、单色性好、方向性好三大特点,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”,是20世纪继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明。
最早发现激光的汤斯。
如果有人问你:世界上什么光线最亮?你也许会不假思索地回答:太阳光!此话如果在50年前,也许是对的,至少无人驳倒你。可是现在这样回答就大错特错了,因为有一种光亮度极高,比太阳的亮度都高几十亿倍,它就是激光。
这种神奇的光能给人类带来福音,因此号称“希望之光”。而最早提出激光理论的人是爱因斯坦:1917年他在研究光的辐射过程中,提出了“受激辐射”的概念,由此奠定了激光的理论基础。但之后几十年时间里,人们对此研究并不多,因为在自然界的普通光源中,受激辐射的成分非常少,似乎没有什么实际应用价值。
1958年,美国科学家肖洛和汤斯发现一种奇怪的现象:当他们将闪光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象,他们提出了“激光原理”,即物质在受到与其分子固有震荡频率相同的能量激励时,都会产生这种不发散的强光——激光。
为此他们共同发表论文《红外和光学激射器》,引得各国科学家纷纷提出各种实验方案,但都未获得成功。1960年5月15日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光。这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼也因此成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。
世界上第一台红宝石激光器。
同年7月7日,休斯公司在纽约隆重地宣布:历史上第一台运转的激光器诞生了!梅曼的方案是利用一个高强闪光灯管,来刺激在红宝石色晶体里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,射向某一点时可达到比太阳表面还高的温度。
时隔一年,即1961年8月,中国第一台激光器——小球照明红宝石激光器,也在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生了,它的设计者王之江教授因此被称为“中国激光之父”。1975年,我国第一台激光测距仪又研制成功,为我国大地测量和地震预报研究提供了一种长距离测距的新仪器。1980年,我国首创的医用高功率激光气化肿瘤装置,为治疗癌症提供了一个新手段。1994年,世界上第一张立体图像卡拉OK激光视盘在我国问世。
左下:美国激光武器实验。激光是激光器发射的光束,激光束可用于加工高熔点的材料,也可用于医疗、精密计量、测距、农作物育种、大气污染检测和科学研究等。
右上:世界最大激光聚变装置在美国落成。
目前,激光的应用非常广泛,可以说已经渗透到生产、国防、科研、医疗和生活的各个领域。比如,近年来激光手术已经在医学上广泛应用,机械工业中的激光打孔机可以在无论多么坚硬的材料上打孔。另外,激光制导武器发展也很快,特别是激光制导导弹、激光制导炮弹和激光制导炸弹。日常生活中的电视机、录像机的遥控器中,就有红外激光半导体发射器,流行的CD、VCD也是靠激光二极管读取光盘上的数字信息。
因此20世纪激光的发现和激光器的诞生,是现代科技史上的一件划时代大事。(梁建伟)