非同凡响

叙述过激光的身世以后，接下去就要谈谈激光的性格和特征了。由于激光也是光，只不过是一种比较特殊的光，所以我们还要从光说起。

人们对光和光学现象的观察和研究有几千年历史了，在我国春秋战国时的思想家墨子的科学著作《经说》中，就有关于光现象的描述。光和人类生活有密切的关系，人们天天都生活在光的世界里。但是直到本世纪初，人们才对它的本质有了较深入的了解。

向平静的湖里扔一块石子，水面上会产生一圈圈的波纹，这是最直观的波水波。拨动一根琴弦，会在空气中产生听得见的声音，人们称之为声波。广播电台、电视台的天线发射出我们看不见、听不见的一种波，它们就是电和磁交替变化的电磁波。光是我们能感觉到的，然而没有人觉得它是一种波动。现代科学理论证明，光也是一种电磁波，具有波的特性；只是可见光的波长极短，不到1微米，频率极高，每秒钟振荡10～10次，所以人们无法感觉到它的波动。

光是原子、分子的运动产生的。改变分子和原子的能量状态，会产生光振荡。

那么，这种能量状态是怎么改变的呢?

本世纪初，科学家已为我们画出了原子世界的图像。它真像我们的太阳系：太阳的位置上是原子核，一颗颗电子像行星一样，在各自的轨道上绕原子核运转。

氢原子是最简单的原子，它只有一个电子围绕原子核转。电子在靠近原子核的轨道上运转时，能量较小；在离原子核较远的轨道上运转时，能量较大。如果把氢原子的一个电子激发到能量大的较远的轨道上，再把它退激回到原来轨道上，它便释放出一个光子，这就是发光。要使氢原子发光，可以用电离的办法：把稀薄的氢气注入一只放电管内。通电后，电子从阴极出发，在电场中加速，飞向阳极，电能转化为电子动能。高速的电子和氢原子碰撞，把氢原子的电子撞出来。也有的电子只是把能量传给了氢原子的电子，使它们从能量较小的轨道激发到能量较大的轨道上去，能量便得到了提高。原子中的电子能量得到提高后，原子就处于激发状态，很不稳定，好比放在一个圆锥体尖顶上的小球，随时都会掉下来。当处于激发状态的高能量的原子回到低能量状态时，就以光的形式把能量释放出来。从目前人类已掌握的知识来看，光就是这样产生的。

原子发光的先决条件是必须受到外界的能量的激发。几乎各种能量都可以成为这种激发条件而转化成光能。

激光固然具有光的性质，但并不等于所有的光全都是激光。譬如太阳光、灯光和烛光等，这些光产生时原子内部的能量变化是杂乱无章的，光的颜色也各不相同。这些光射向四面八方，各行其事，一点也不守纪律。这种自发辐射的光好比广场上的人群，各走各的，互不相关。激光是原子、分子在一定的方式激发之下产生的受激辐射。犹如一队士兵听到命令，马上列成整齐的队伍，每个人都按一定的次序、间距和步伐，有组织地排成一条狭长笔直的人龙开步向前走。在这里指挥员的命令就好比是激发因素，一个个士兵就是受激发的原子、分子。梅曼实验室中世界第一台激光器射出的深红色光束，就是发自红宝石中的受激发原子。科学家从这种不寻常的红光中看到了一个崭新的物理奇迹。