【自然科学类】少年百科知识文库奇异的激光世界—下卷：激光的发展.pdf

奇异的激光世界下卷
第一章光学“石猴”出世

提起石猴,赫赫有名;少年读者都知道,说的是大闹天宫的孙悟空。那
又何来光学“石猴”呢?这只是比喻,说明一种崭新的光学技术,它的本领
胜似孙悟空。让我们来看看它究竟是什么东西,又是如何横空出世的。

一、新奇的表演

一座明亮的大厅里,人来人往,参观各种各样的科学技术新发明。很快,
人群被安置在大厅对角的一组新型装置吸引住了:只见大厅一角,一架电唱
机里,唱片正在缓缓旋转,然而听不到声音;它的“声音”却在大厅另一角
的一个音箱里放送出来。那是悦耳的乐曲——《蓝色的多瑙河》。两角之间
并没有电线相连,离得那么远,看来也不是靠电磁感应。“奇怪,这是怎么
搞的呢?”一位戴眼镜的老爷爷嘀咕了一句。一位高个子发现了其中的秘密:
他无意中一伸手,美妙的音乐就骤然停止了。有人走到高个子伸手的地方向
周围仔细一看,发现安置唱机和音箱的两对角上方各有一架“望远镜”,相
互对准着,只要有什么东西在它们中间挡一下,唱片在转,声音却被“挡”
住了。观众顿时像一群淘气的孩子,都伸手去“挡一挡”这奇怪的乐曲,弄
得乐曲断断续续。人们都觉得很新奇:是谁把声音从大厅一角搬到另一角,
谁是这辛勤的搬运工呢?
隔壁小厅里还要热闹,在一台模样特别的仪器前,人头济济。仪器并不
大,主体有点像保龄游戏中玩的大球,只是多长了两只“角”。旁边放着一
架像五斗柜那么大小的电源箱。离仪器不远的地方有一个很普通的小架子,
上面插着一把刮胡子刀片。讲解员一按电钮,只听得啪的一声,仪器中央发
出像闪电那样的一亮,他转身拿起刀片,把它递给围着看的观众。一位参观
者接了过去:粗看实在看不出什么,对着亮处细看,才看到上面有一个微孔,
小得恐怕连头发丝也难以穿过。刀片从一个人手中传到另一个人手中,大家
都觉得不可思议。这样的能工巧匠是谁呢?
新奇的还有呢:有一部外国科学影片中,出现一位穿着深色西服的科学
家——不是魔术师,只见他一手拿一只透明的大气球,里面还套一只蓝色的
小气球,另一只手拿起一支特大型手枪;随着一道闪光,“啪”的一声,大
气球里面的小气球爆开了花,外面那只透明气球却安然无恙。这真像变魔术,
其实是演示一个科学实验。在这个“演出”中,神奇的演员又是谁呢?
我要告诉少年朋友:辛勤的“搬运工”也好、能工巧匠也好、神奇的演
员也好,不是别人,就是本书的主角,光学“石猴”——激光。这些新鲜事
发生在世纪年代初,都是光学“石猴”刚刚从科学家怀里蹦出来时的
亮相。
这样的亮相给人留下的印象很难忘记,因为它不像原子、电子那样难难
捉摸,而是看得见、摸得着,给人带来无穷乐趣。但是,像这种寓科学于游
艺之中的亮相,往往会造成一种误解,使人认为新出世的光学“石猴”只是
一种高级玩具,一点不像那能够大闹天宫,神通广大的孙悟空。
激光虽然不是能解决人类技术领域一切问题的神物,但也决不是一种玩
物。激光的出现,标志着人类科学研究的一次重大突破。这种突破不仅使人
类的知识水平大大提高,而且为一门新兴的高新技术产业——光电子产业,
奠定了重要的基础。
为了说明这一点,让我们从头开始,源源本本地介绍这位光学“孙悟空”。

二、突破的前奏

激光是一种特殊的电磁波。激光的产生是多年来科学家深入研究电
现象、电磁现象和光现象的结晶。激光的直接创始人,可以追溯到当代伟大
的科学家爱因斯坦。年,爱因斯坦生于德国,他创建相对论,成为一个
划时代的物理学家。爱因斯坦得过一次诺贝尔奖金。有趣的是,他得奖并不
是由于举世闻名的相对论,而是因为他在年提出的光量子假说。根据这
个假说:光是由许许多多光子组成的,不同颜色的光由不同能量的光子组成。
爱因斯坦用这种假说解释光电效应获得了惊人的成功。年,爱因斯坦在
《关于辐射的量子论》论文中提出原子中的电子可以受“激”,放出光子。
这种受激辐射的过程就是产生激光的基本物理原理。
激光这个名词是从英文单词“”翻译过来的。最初,根据它的英文
发音,译成“莱塞”、“镭射”等,不明其理的人看了简直莫名其妙。后来,
有人根据它的意思,翻译成“受激辐射光”。显然,这个译名的含义清楚,
而且把它跟普通光的区别明确地表示了出来,但字数太多,读起来不方便。
年,我国一些著名科学家建议,把“受激辐射光”缩成“激光”两字,
这样就比较简明顺口了。
在激光出现以前,科学家在实验室里还研究过受激辐射微波。根据英文
“”音译为“曼塞”。受激辐射微波和激光产生的基本物理过程都是“受
激辐射”,而且它们都属于电磁