书城科普读物走进科学丛书:万物由来的故事
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第26章 激光:人类的希望之光

1958年,美国人肖洛和汤斯发现了激光。两年后,即1960年7月7日,梅曼宣布:第一台红宝石激光器诞生。

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!此话若在50年前回答,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。因为有一种光比太阳光表面的亮度还要强10亿倍以上,这就是激光。这种神奇的光,给人类带来了福音,被称为“希望之光”。最早提出激光理论的是爱因斯坦。他于1917年在研究光的辐射过程中,提出了“受激辐射”的概念,奠定了激光的理论基础。但“受激辐射”的理论提出之后的几十年时间里,人们对它的研究并不多。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。而且谁也无法预言采用什么样的手段就可以改变光源的辐射成分。

1958年,美国科学家肖洛和汤斯发现了一种奇怪的现象: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振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。他们为此发表了重要论文。

肖洛和汤斯的研究成果发表之后,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06943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。

同年7月7日,休斯公司在纽约举行了新闻发布会,隆重地宣布:激光器诞生了!梅曼的方案是,利用一个高强闪光灯管,来刺激在红宝石色水晶里的铬原子,从而产生一条相当集中的纤细红色光柱,当它射向某一点时,可使其达到比太阳表面还高的温度。

时隔一年,1961年8月,中国第一台激光器——“小球照明红宝石”激光器,在中国科学院长春光学精密机械研究所诞生了。它虽比国外同类型激光器的问世迟了近一年时间,但在许多方面有自身的特色,特别是在激发方式上,比国外激光器具有更好的激发效率,这表明我国激光技术当时已达到世界先进水平。这台激光器的设计师是王之江教授,他被称为“中国激光之父”。之后,1975年,我国第一台激光测距仪又研制成功,它的研制成功,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,我国首创了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。

自从1960年世界上第一台激光器问世以来,激光的家族已进入百花争艳五彩缤纷的时代。甚至有人认为,所有的物质都可能做成激光介质,构成激光器。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,在颅脑外科手术中,大夫不用刀,而是利用聚焦到针头般大小的激光点来为病人做手术,能够有效地消除神经病变组织,又能避免损伤其周围的神经。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。在军事方面,激光最早的应用是激光测距、激光雷达;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。

目前,人们已经利用激光器研究出完全不同于传统照相术的全息摄影,实现了激光光导纤维通讯和空间通讯,连人们梦寐以求的受控核聚变也要靠激光来实现呢。

但是,千万别以为激光很神秘,它早已深入到我们的日常生活之中:在电视机、录像机的遥控器中就有一个红外激光半导体发射器,流行的CD、VCD机也是靠激光二极管来读取光盘上的数字信息的。

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的大事。