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          第一臺激光器的誕生——梅曼

          來源:顆粒在線 3354 2019-07-11

          ??激光是20世紀以來,繼原子能、計算機、半導體之后,人類科學史上的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”“最準的尺”和“最亮的光”。它使人們終于有能力駕駛尺度極小、數(shù)量極大、運動極混亂的分子和原子的發(fā)光過程,從而獲得產(chǎn)生、放大相干的紅外線、可見光線和紫外線(以至X射線和γ射線)的能力。激光科學技術的興起使人類對光的認識和利用達到了一個嶄新的水平。

          1927年7月11日,西奧多·梅曼(Theodore H. Maiman)誕生于美國加州洛杉磯的一個普通家庭,父親希望他成為一名醫(yī)生,但他認為激光的研究將對醫(yī)學產(chǎn)生更大的影響。1955年,梅曼獲得斯坦福大學博士學位,師從1955年諾貝爾物理學獎得主威利斯?蘭姆(Willis E. Lamb)。畢業(yè)后進入休斯飛機公司(Hughes Aircraft Company)工作,在全世界頂尖的實驗室都爭取第一個發(fā)明激光器的情況下,梅曼依然堅持要進行激光器研究,并以辭職相威脅。他的堅持不懈最終使得公司給了他9個月的時間,5萬美元和一位助手。

          1960年5月15日,梅曼成功制成了世界上第一臺可操作的波長為0.6943微米的紅寶石激光器。他將直徑1cm、長2cm的紅寶石兩端先鍍上銀膜,在其一端開個小孔讓激光輸出,將紅寶石晶體放在螺旋氙閃光燈中,然后將他們放進高反射的圓筒內(nèi),創(chuàng)造出了相干脈沖激光光束,這一成果后來震驚了全世界。這是人類有史以來獲得的第一束激光,梅曼也因此成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。梅曼是幸運的,因為在通向勝利的道路上,前人已經(jīng)為他掃清了主要的障礙;然而他又是艱辛的,他是在人們認為是最沒有希望的地方尋求突破的,因為當時的科學家們一直在注視和期待著的是氦氖激光器。

          在紅寶石激光器的研制過程中,梅曼遇到過各種各樣的困難,如將激射從微波提高到光波,波長要縮短10000倍等等,此外,梅曼的研究條件也相當艱苦,其他實驗室都是團隊作戰(zhàn),且經(jīng)費從50萬到100萬美元不等,而梅曼則幾乎是單槍匹馬,僅有的5萬美元經(jīng)費加上9個月的時間,梅曼靠著自己的精打細算和加倍努力一一克服了科研條件上的困難。不僅如此,梅曼還承受著強大的輿論壓力。在激光器還未研制成功前,公司內(nèi)的流言蜚語不斷向他迎面涌來。休斯人質(zhì)疑:公司投資研究激光,值得嗎?誰知道他能不能做出激光來?大科學家肖洛說過紅寶石不能產(chǎn)生激光,他的技術路線是錯誤的。這些質(zhì)疑聲不但沒有嚇倒梅曼,反而使他信念更加堅定。深厚的理論基礎、敢于質(zhì)疑權威的勇氣和為科學獻身的精神,從梅曼身上我們看到了一個科學家應該具備的優(yōu)秀品質(zhì)。

          2007年5月5日,美國物理學家、世界上第一臺激光器的發(fā)明者西奧多?梅曼(Theodore H. Maiman)因病于加拿大溫哥華的不列顛哥倫比亞大學逝世,享年79歲。

          終其一生,梅曼曾兩度獲得諾貝爾獎提名,并獲得過富蘭克林學會、美國物理學會、光學學會和以色列沃爾夫基金會、日本國際科學技術財團的多個獎項,于1984年入選“美國發(fā)明家名人堂”(National Inventors Hall of Fame),是美國國家科學院和美國國家工程學院的院士。在《自然》雜志一百周年紀念的一本書中,諾貝爾物理學獎得主湯斯將梅曼的論文稱為該雜志100年來發(fā)表的所有精彩論文中“最重要的一篇”。

          科學小講堂

          激光(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation,簡稱LASER):指原子受激輻射的光。光是原子中的電子吸收能量后,從低能級躍遷到高能級,再從高能級回落到低能級,回落的時候釋放的能量以光子的形式放出。而激光,就是被引誘(激發(fā))出來的光子隊列,這光子隊列中的光子們,光學特性一樣,步調(diào)極其一致。打個比方就是,普通光源,比如電燈泡發(fā)出來的光子各不同,而且會各個方向亂跑,很不團結,但是激光中的光子們則是心往一處想,勁往一處使,這導致它們所向披靡,威力很大。

          激光器:指能發(fā)射激光的裝置;根據(jù)工作物質(zhì)物態(tài)的不同可把所有的激光器分為以下五類:(1)固體激光器,(2)氣體激光器,(3)液體激光器,(4)半導體激光器,(5)自由電子激光器。

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