1.1 激光：二十世紀(jì)最重要四大發(fā)明之一

激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,，縮寫 LASER）顧名思義是指受激輻射發(fā)出的 光，其產(chǎn)生的具體過程是：原子中的電子吸收能量后會從低能級躍遷到高能級,，由于高能級非穩(wěn)定態(tài),，躍遷后 的電子會自發(fā)從高能級回落到低能級，同時(shí)釋放能量并發(fā)出光子,，此過程為自發(fā)輻射,，自發(fā)輻射過程產(chǎn)生的光 相位、方向等雜亂無章,。愛因斯坦指出,，若此輻射過程中伴有一個(gè)外來光子入射，則輻射會產(chǎn)生兩個(gè)與外來光 子頻率,、相位,、偏振態(tài)以及傳播方向都相同的光子，新產(chǎn)生的光子又會誘發(fā)其他輻射過程產(chǎn)生雙倍的特征相同 的光子,，此過程為受激輻射,，類似核反應(yīng)的受激輻射最后會得到一束準(zhǔn)直、單色,、相干的定向光束,，這便是激光。

由于激光是由相干的光子構(gòu)成,，因此與普通光相比激光具有更佳的方向性,，相同功率下亮度更高、能量密 度更大,。如激光器發(fā)射的激光光束發(fā)散度極小,，大約只有 0.001 弧度，接近平行,。1962 年,，人類第一次使用激 光照射月球，盡管地月距離長達(dá) 38 萬公里,，但是激光在月球表面的光斑不到兩公里,，而同樣看似平行的探照燈 射向月球，按照其光斑直徑理論上將覆蓋整個(gè)月球,。定向發(fā)光的特性也使得激光的亮度更高,，在激光發(fā)明前,， 人工光源中高壓脈沖氙燈亮度最高，而紅寶石激光器的激光亮度能超過氙燈幾百億倍,，紅寶石激光器發(fā)射的光 束在月球上產(chǎn)生的照度約為 0.02 勒克斯（光照度單位）,，顏色鮮紅光斑肉眼可見，而即使用功率最強(qiáng)的探照燈 照射月球所產(chǎn)生的照度也僅有一萬億分之一勒克斯,，人眼根本無法察覺,。由于具備良好的光學(xué)特性，激光自從 二十世紀(jì) 60 年代被發(fā)明后便一直被廣泛應(yīng)用于航空航天,、軍事,、醫(yī)療、微電子等領(lǐng)域,，也因此激光和原子能,、 半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)并稱為二十世紀(jì)最重要的四大發(fā)明,。