激光的原理是什么？激光的工作原理是什么？激光是如何产生的？激光是如何产生的，是光学原理的一个应用，但是如何才能从普通的光变成激光呢？这是产生激光的基本过程。激光如何产生激光是受激原子跃迁到基态时释放的电磁波，受激原子的激发态不同，跃迁到基态时释放的激光频率也不同，1917年激光产生原理:爱因斯坦提出“受激发射”理论，一个光子使一个受激原子发射出相同的光子。
激光是受激原子跃迁到基态时释放的电磁波。受激原子跃迁到基态时释放的激光频率不同。比如红宝石激光器用来产生激光的红宝石棒就是一个例子，红宝石晶体在Xe(氙)灯照射下原本处于基态E1，吸收了Xe灯发出的光子，激发跃迁到E3能量。E3能级的粒子是不稳定的，会自发跃迁到E2能级，大部分会通过无辐射跃迁到达激光上能级E2。
因此，大量的粒子聚集在E2能级，导致E2和E1之间的粒子数反转。此时晶体可以放大频率ν满足H ν = E2e1(其中H为普朗克常数，E2和e1分别为激光上、下能级的能量)的光子，即增益该频率的光。当增益g大到足以满足阈值条件时，在某些反射镜的末端有波长为694nm的激光输出。激光器工作时，温度变化和机械振动会导致激光器工作波长的偏移，因此激光器的中心频率会随时间发生微小变化。
Laser是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或“诱导”下跃迁到低能级，辐射出与入射光子频率相同的光子。就像公鸡在清晨啼叫。当一只公鸡打鸣时，其他公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射最大的特点是受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原始光子具有完全相同的状态。它们的频率相同，方向相同，所以无法分辨它们之间的区别。
这意味着光增强了，或者说光被放大了。这是产生激光的基本过程。激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一伟大发明。被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。它的亮度是太阳光的100亿倍。其原理早在1916年就被著名物理学家爱因斯坦发现并预言，但直到1960年才首次成功发明第一台激光器。激光是在理论准备和生产实践迫切需要的背景下产生的。一出来就获得了异常迅猛的发展。现在激光无处不在，从超市收银机、CD播放器到眼科诊所。
激光是光学原理的一个应用，但是怎么才能从普通的光变成激光呢？这就需要先了解原子发光的原理。当一个原子从高能级下降到低能级时，就会发射出一个光子，这种光子叫做自发辐射。当一个原子被一个高能级的光子撞击时，它会被激发释放出另一个同类的光子，成为两个光子，这就是所谓的受激发光。如果受激发射的过程继续下去，会发射出越来越多的光子。只要我们控制高能序的原子数高于低能序的原子数，受激发射的过程就会继续发生。这种控制原子受激发射的装置叫做“光放大器”。
1。自发辐射和受激发射自发辐射是指一个受激原子在没有任何外力作用的情况下，自发地从高能级跃迁到低能级，同时发射出一个光子。hnE2E1 .设发光物质单位体积中E1和E2能级的原子数分别为N1和N2，则单位时间内从E2自发辐射到E1的原子数为A21，这就是自发辐射概率(自发跃迁率):它表示一个原子在单位时间内从E2自发辐射到E1的概率。高能级E2的原子被能量为hnE2E1的外来光子激发，被迫从高能级E2跃迁到低能级E1，同时发射出与激发光子相同的光子。
W21是一个原子在单位时间内从E2受激辐射跃迁到E1的概率。2.粒子数反转受激吸收与E1的原子序数N1成正比，受激辐射与E2的原子序数N2成正比。当N2为N1时，受激发射远小于受激吸收，因此不可能实现光放大。要实现光放大，必须采取特殊措施打破热平衡下原子序数的玻尔兹曼分布，使N2>N1。我们把这种系统状态称为粒子数反转(或“负温度”系统)。
1。普通光源(如电灯、火焰、太阳等)发出的光的受激吸收和自发发射。)都是由于物质受到外界能量(如光能、电能、热能等)时。)，原子中的电子会吸收外界能量，从低能级跳到高能级，也就是原子会被激发。激发的过程是一个“受激吸收”过程。高能级(E2)的电子寿命较短(一般为10-8 ~ 10-9秒)，在没有外力作用的情况下会自发跃迁到低能级(E1)，跃迁过程中会产生光(电磁波)辐射。
原子的自发发射过程是完全随机的，每个发光原子的发射过程都是独立的，互不相关的，即发射的光无规律地向各个方向发射，相位和偏振态也不同。因为激发能级有宽度，所以发射光的频率不是单一的，而是有范围的。在正常热平衡条件下，高能级E2处的原子序数密度N2比低能级低得多，因为能级E处的原子序数密度N随能级E的增加呈指数下降，即N∝exp(E/kT)，这就是著名的尼尔斯玻尔Zmann分布定律。
1917:爱因斯坦提出“受激发射”理论，一个光子使一个受激原子发射出相同的光子。1953年:美国物理学家CharlesTownes用微波实现了激光的前身:微波受激发射放大(maser)。1957年:Townes的博士生GordonGould创造了“激光”一词，从理论上指出原子可以被光激发产生相干光束，随后人们为其申请了专利，相关的法律纠纷持续了近30年。
1961年:激光首次用于外科手术，杀死视网膜肿瘤。1962年:半导体二极管激光器发明，是当今小型商用激光器的中流砥柱。1969年:激光用于遥感勘测。激光对准阿波罗11号放置在月球表面的反射器，测得的地月距离误差在几米以内。1971年:激光进入艺术界，用于舞台灯光效果和激光全息摄影。英国匈牙利物理学家丹尼斯·加博(DennisGabor)因研究全息照相机获得诺贝尔奖。
此视频来自网络。如侵权，请联系删除。(一)定向光普通光源是向四面八方发射光线。为了使发出的光向一个方向传播，需要在光源上安装一定的聚光装置。比如汽车的大灯、探照灯都装有具有聚光功能的反光器，使辐射出来的光线聚集起来，向一个方向发射。激光器发出的激光自然是一个方向发射的，光束的发散度极小，只有0.001弧度左右，接近平行。1962年，人类首次用激光照射月球。地球和月球之间的距离约为38万公里，但月球表面的激光光斑不到两公里。
(2)亮度极高在激光发明之前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度相当，而红宝石激光器的激光亮度可超过氙灯的数百亿倍。因为激光的亮度极高，可以照亮远处的物体，红宝石激光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯(照度单位)，颜色为鲜红色，激光光斑明显可见。如果用最强的探照灯照射月球，产生的照度只有万亿分之一勒克斯左右，人眼根本无法察觉。