激光是由什么元素構(gòu)成的？

【專家解說】：激光是電磁波，由光子組成。 激光原理 激光的基本原理 1、自發(fā)輻射與受激輻射 自發(fā)輻射是在沒有任何外界作用下，激發(fā)態(tài)原子自發(fā)地從高能級向低能級躍遷，同時輻射出一光子。hn=E2-E1。 設(shè)發(fā)光物質(zhì)單位體積中處于能級E1，E2的原子數(shù)分別為N1，N2，則單位時間內(nèi)從E2向E1自發(fā)輻射的原子數(shù)為 A21為自發(fā)輻射概率（自發(fā)躍遷率）：表示一個原子在單位時間內(nèi)從E2自發(fā)輻射到E1的概率。 處于高能級E2上的原子，受到能量為hn= E2- E1的外來光子的激勵，由高能級E2受迫躍遷到低能級E1，同時輻射出一個與激勵光子全同的光子。稱為受激輻射。 W21為表示一個原子在單位時間內(nèi)從E2受激輻射躍遷到E1的概率。 2、粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 受激吸收與E1的原子數(shù)N1成正比，受激輻射與E2的原子數(shù)N2成正比。當(dāng)N2《N1時發(fā)生受激輻射遠(yuǎn)少于發(fā)生受激吸收，是不可能實現(xiàn)光放大的．要實現(xiàn)光放大，必須采取特殊措施，打破原子數(shù)在熱平衡下的玻耳茲曼分布，使N2＞N1。我們稱體系的這種狀態(tài)為粒子數(shù)反轉(zhuǎn) (或“負(fù)溫度”體系)。所以，產(chǎn)生激光的首要條件是實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 能夠?qū)崿F(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的介質(zhì)稱為激活介質(zhì)。要造成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，首先要求介質(zhì)有適當(dāng)?shù)哪芗壗Y(jié)構(gòu)，其次還要有必要的能量輸入系統(tǒng)。供給低能態(tài)的原子以能量，促使它們躍遷到高能態(tài)去的過程稱為抽運過程。 3、光學(xué)諧振腔 在激光器中利用光學(xué)諧振腔來形成所要求的強輻射場，使輻射場能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱平衡時的數(shù)值，從而使受激輻射概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自發(fā)輻射概率。 光學(xué)諧振腔的主要部分是兩個互相平行的并與激活介質(zhì)軸線垂直的反射鏡，有一個是全反射鏡，另一個是部分反射鏡。在外界通過光、熱、電、化學(xué)或核能等各種方式的激勵下，諧振腔內(nèi)的激活介質(zhì)將會在兩個能級之間實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。這時產(chǎn)生受激輻射，在產(chǎn)生的受激輻射光中，沿軸向傳播的光在兩個反射鏡之間來回反射、往復(fù)通過已實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激活介質(zhì)，不斷引起新的受激輻射，使軸向行進(jìn)的該頻率的光得到放大，這個過程稱為光振蕩。這是一種雪崩式的放大過程，使諧振腔內(nèi)沿軸向的光驟然增強，所以輻射場能量密度大大增強，受激輻射遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過自發(fā)輻射．這種受激的輻射光從部分反射鏡輸出，它就是激光。沿其他方向傳播的光很快從側(cè)面逸出諧振腔，不能被繼續(xù)放大。而自發(fā)輻射產(chǎn)生的頻率也得不到放大。因此，從諧振腔輸出的激光具有很好的方向性和單色性。 激光的特性 1、單色性好 2、方向性好 3、相干性好 4、能量集中 激光的應(yīng)用 1、激光測距 2、激光加工與激光醫(yī)療 3、光信息處理和激光通信 4、激光在受控核聚變中的應(yīng)用 5、激光的非線性效應(yīng)