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激光的理論基礎(chǔ)起源于物理學(xué)家愛(ài)因斯坦，1917年愛(ài)因斯坦提出了一套全新的技術(shù)理論‘光與物質(zhì)相互作
用’。這一理論是說(shuō)在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱激光。
1951年，美國(guó)物理學(xué)家查爾斯·哈德·湯斯設(shè)想如果用分子，而不用電子線路，就可以得到波長(zhǎng)足夠小的無(wú)線電波。分子具有各種不同的振動(dòng)形式，有些分子的振動(dòng)正好和微波波段范圍的輻射相同。問(wèn)題是如何將這些振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛洹＞桶狈肿觼?lái)說(shuō)，在適當(dāng)?shù)臈l件下，它每秒振動(dòng)24，000，000，000次（24GHz），因此有可能發(fā)射波長(zhǎng)為1.25厘米的微波。 他設(shè)想通過(guò)熱或電的方法，把能量泵入氨分子中，使它們處于“激發(fā)“狀態(tài)。然后，再設(shè)想使這些受激的分子處于具有和氨分子的固有頻率相同的微波束中---這個(gè)微波束的能量可以是很微弱的。一個(gè)單獨(dú)的氨分子就會(huì)受到這一微波束的作用，以同樣波長(zhǎng)的束波形式放出它的能量，這一能量又繼而作用于另一個(gè)氨分子，使它也放出能量。這個(gè)很微弱的入射微波束相當(dāng)于起立腳點(diǎn)對(duì)一場(chǎng)雪崩的促發(fā)作用，后就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的微波束。初用來(lái)激發(fā)分子的能量就全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N特殊的輻射。
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