激光的发明是20世纪两位杰出物理学家——美国物理学家泰德·范尼曼和美籍德国物理学家亚瑟·舒洛的合作结果。激光从诞生之日起,就引起了科学界和工业界的广泛关注,它的发明不仅给现代工业带来了革命性的变革,也在科研领域发挥着重要的作用,例如在地球物理、生命科学、光谱学、气体传感器、流体动力学和材料科学等领域。

激光是如何被发明和利用的呢(激光是如何被发明和利用的)(1)

泰德·范尼曼(Theodore Maiman, 1927-2007)是一位杰出的美国物理学家,他于1949年在科罗拉多学院取得了学士学位,在卡尔顿学院获得了硕士学位,在斯坦福大学获得了博士学位。他曾先后在斯坦福大学、伯克利加州大学、休斯航空公司和休斯实验室从事研究工作。亚瑟·舒洛(Arthur Schawlow, 1921-1999)是一位美籍德国物理学家,他在1949年在多伦多大学获得博士学位,并在斯坦福大学和贝尔实验室工作。舒洛是光学和激光领域的一位杰出科学家,他与范尼曼合作成功发明了激光。

激光的发明,可以追溯到20世纪50年代初期。当时,舒洛在斯坦福大学教授一门关于光的课程,其中就包括如何使用微波波段的辐射来研究分子和原子的能量水平和结构。他的课程非常成功,吸引了大量学生和其他科学家的兴趣。但是,舒洛注意到,研究者们对于使用激光,即光的相干性,在分子和原子能级的实际研究中的应用非常感兴趣。

激光是如何被发明和利用的呢(激光是如何被发明和利用的)(2)

于是,在1958年,舒洛加入了贝尔实验室,并和美国物理学家查尔斯·汤斯(Charles Townes)一起开始研究如何使用激光来研究分子和原子的结构。汤斯是一位获得诺贝尔物理学奖的杰出科学家,他是微波激光的先驱者,而且他对于光的相干性原理有着深刻的理解。汤斯和舒洛的研究成果,最终在1964年获得了诺贝尔物理学奖。

舒洛和汤斯的研究成果,提供了激光发明的重要理论基础。他们发现,如果使用光的相干性原理,即使用一种能够使光的波长、相位、波形和极化保持稳定的光源,就可以创造一种新的、非准直的光源。这种光源将是强有力的,并且能够克服其他形式的光源的限制。在舒洛和汤斯的研究成果的基础上,范尼曼开始着手研制激光器。

激光是如何被发明和利用的呢(激光是如何被发明和利用的)(3)

范尼曼首先考虑使用放电和气体来创建激光。但是,他发现这种方法并不理想。于是,他开始着手研究如何使用固体材料来实现激光。在研究过程中,范尼曼考虑到利用昔日强化装甲的红宝石。他将红宝石切成一小块,然后在其中央钻了一个很小的洞。这个洞只有一毫米的直径,但是它非常深,可以容纳一根纤细的白金丝。然后,范尼曼在红宝石晶体中注入了一些铬离子,采用外加电场的方式,使得铬离子得以激发,最终产生了强烈的激光。

范尼曼的实验于1960年5月16日获得成功,他成功地发明了第一台激光器。这台激光器是由一块红宝石晶体、一个钠灯和两个反射镜组成的。当电子通过钠灯的时候,钠原子会被激发并产生强烈的光。这种光穿过晶体,被反射镜反射,然后在晶体中获得另一个激发,最终形成了一束强烈的、高度聚焦的激光束。

激光是如何被发明和利用的呢(激光是如何被发明和利用的)(4)

范尼曼的激光器成功创造了一个全新的实验室工具,它可以用于各种各样的实验室研究。在范尼曼的激光器发明之后,激光技术得到了快速的发展和广泛的应用,它们已成为了现代科学和技术的一个重要组成部分。

激光的成功发明,早在20世纪50年代就已经打开了大量的科研和商业应用的前景。最初,激光器仅仅是用于科学研究和实验室测量。但是,随着激光技术不断的发展完善,激光已经应用于各个领域,如医学、工业、通讯、军事、艺术、娱乐等。激光已经成为现代科学和技术的重要组成部分。随着激光技术的不断发展,人们将开发出更多种类的激光,这些激光将推动各个领域的持续发展。

激光是如何被发明和利用的呢(激光是如何被发明和利用的)(5)

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