激光是怎样形成的？

一般来说，常见的光源如阳光、灯光和火光都是散射光，这表明这种常见的光是由不同频率的光波在很宽的范围内组成的。人们通常会混合频率并分散光线的方向。它们通常用辐射光来表达普通光源发出的光。

1960年，满妹和贝尔实验室的其他人创造了世界上第一台激光器，发射出一种新的具有集中频率(单色)和集中方向(定向)的光源——激光，开启了科学技术的新篇章。第二年，中国的科学家和技术人员也成功地开发了红宝石固态激光器。

接下来，发展了半导体激光器(1962)、染料液体激光器、氦-氖气体激光器和电子激光器。

为什么人们对激光如此感兴趣，因为激光有四个特点:

1.方向性好。激光是一束平行光，方向几乎相同，发散角很小，光斑在几公里之外只有几厘米宽。

2.良好的单色性。激光具有非常单一的频率，稳定的频率，几乎相同的波长，纯色和非常好的单色性。

亮度非常高。由于其良好的方向性和稳定的频率，它可以在很短的时间内释放能量形成超短光脉冲，从而在空间和时间上形成高浓度的光能。如果光能如此集中，亮度自然会很大。

4良好的一致性。该激光器不仅频率稳定，而且光束截面上两点之间的相位差不随时间变化，具有良好的相干性。

由于上述特点，激光可广泛用于激光测距、激光加工、激光治疗、激光雷达、激光制导、激光武器等。

希望激光能量具有如此突出的特性。让我们先看看激光(发生器)的结构，然后看看激光是如何形成的。图1是红宝石激光器的示意图，其通常由三部分组成:激发能量(闪光灯和反射镜)、谐振腔(每端一个反射镜)和产生物质(红宝石棒)。

图1红宝石激光器

工作时，首先给能源通电，氙气闪光灯发出高频强光(散射光)，周围反射罩的直接照射和冷凝将强光集中在产生物质——红宝石上。

红宝石的主要成分是氧化铝晶体，含5/10000的氧化铬。掺杂增加了晶体中的价态和电子速率，也增加了价态电子吸收辐射的趋势并增加了它们自己的速率。红宝石吸收径向集中的强光辐射，增加自身核外电子的速率，并向低能方向发射辐射。因为红宝石在径向受到强光照射，只有轴向是低能区，所以被照射的红宝石向轴向发射辐射。由于晶体的核外电子速度相等，轴向辐射的频率基本相同。

谐振腔由布置在红宝石晶体两个轴向端并相隔一定距离的两个反射器组成，后反射器为全反射器，前反射器为95%反射器。红宝石发出的辐射被强光沿轴向照射到反射器上，穿过两个反射器之间的红宝石晶体，来回反射，并反复通过。红宝石的规则晶体、恒定的价态和电子使通过的光波的频率和相位更加一致，光强迅速增大和放大，光从反射率小的前小孔射出形成激光。

正是由于红宝石原子的核外电子在激光中有规律的匀速运动，才能够发射出频率稳定、相干性好的激光。如果核电子是不规则电子云，哪种激光具有良好的单色性和一致的相位差？

具有四个特征的激光的出现为原子核外电子的正常运行提供了强有力的实验证据。伴随原子核外电子正常运行的波；它为核外电子吸收外部辐射、向外部世界发射辐射并与外部世界频繁交流这一自然事实提供了强有力的实验证据。除了晶体，液体和气体也可以用作激光产生物质，这表明核外电子的规则运动是物质的普遍特性。正是因为物质的核外电子有规律的恒速运转，才能辐射出频率稳定、相干性好的激光。

激光形成的事实:红宝石在轴向发射的电磁波在红宝石的规则晶体、恒定价态和电子之间反复传播，使光波在频率和相位上更加规则和一致。它给我们提供了一个重要的概念——电磁波在运行中的频率和相位可以在外界条件的规则和综合作用下发生变化。