人造的光芒

在认识激光之前,我们必须对光的基本概念和常识有所了解。从科学的意义上讲,光是能使我们视觉感受到的电磁波。任何光都来自于一定的发光体。这个发光体,我们称之为光源。比如说太阳,就是一种光源。电灯把电能转化为光能,灯泡是一种光源。化学元素磷能发光,也是一种光源。自然界中能产生光的现象非常多。光具有能量。太阳、白炽灯所发射出来的光, 除了能够帮助我们照明、显示信号,还能获得温度,感受温暖,这些都是光能量转化导致的结果;当我们把太阳光、白炽灯光通过三棱镜折射时,我们可以发现红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种不同颜色的光。这七种不同颜色的光叫单色光。而通过三棱镜折射以前的光,是由这七种光复合而成,称为复色光。一种单色光具有相同的频率,不同频率的光在介质中传播的速度不同、折射率不同,因而使我们看到了七种不同颜色的光。它们的波长范围在 0.77um——0.39um 之间。这便是我们通过视觉对光产生的感性认识——可见光。

这七种可见光按照不同的波长、频率可以按一定的顺序在纸屏上形成美丽的光谱,称为可见光区。当我们再通过现代化的科学仪器和手段,对光进行观察的时候,我们会发现还有另外一些频率和波长的光波。这些光波按照频率的高低和波长的大小分别分布在可见光区两端以外的范围里,它是我们肉眼无法感受到的客观存在。因此,在普通光的光谱上,除了我们已经认识了的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种光以外,还有许多不认识的“新朋友”, 我们分别给他们命名为红外线、紫外线、X 射线、r 射线、微波、超短波、短波、中波、长波等等。这些新朋友,便是我们视觉无法直接感受到的光—— “不可见光”,我们生活中所见到的光只是光“家族”中的很小一部分。无论是可见光,还是“不可见光”,它们实质都是电磁波。

从这里,我们可以对光产生基本的认识,这也是我们对光进一步了解的基础。人们较早地对光的各种现象产生了兴趣并进行研究、探索,建立了物理学中光学研究的体系,研究光的现象、光的本性、光的效应、光的发射、传播和接收,从研究光的几何特性一直发展到光的波动学说、光的量子学说。

在自然界里,太阳、化学元素、碱土金属氧化物、硫化物等物质可以发光,都是自然光源。人类在社会物质资料生产过程中对光的利用,也决定了对光源的不同要求。根据不同的活动,需要不同亮度、强度和颜色的光。人类在社会创造中发明了许多新的光源,仅电光源,就从过去单一的白炽灯发展到了日光灯、钠灯、碳弧灯、汞灯、脉冲氙灯等。它们的发光亮度不断提高,有的甚至超过了太阳。当现有的光源仍旧无法满足现实生活中的各种需求时,人们开始寻找一种新的光源。

1960 年 5 月,当人们从一台人工制造的装置中看到一束光色纯、亮度高、传播直、干涉性强的光线时,直觉告诉人们,新的光源发现了。它所发射的光便是我们后来称之为“激光”的人造光。