¿Quién inventó el láser? La invención del láser es un importante logro tecnológico del siglo XX. Con el tiempo, las personas podrán impulsar el proceso de luminiscencia de moléculas y átomos con escalas extremadamente pequeñas, cantidades enormes y movimientos caóticos, obteniendo así la capacidad de generar y amplificar rayos infrarrojos, luz visible y rayos ultravioleta (incluso rayos X) coherentes. y rayos gamma). El auge de la ciencia y la tecnología del láser ha llevado la comprensión y utilización humana de la luz a un nuevo nivel. La historia del nacimiento del láser se puede dividir a grandes rasgos en varias etapas, entre las cuales el concepto de emisión estimulada propuesto por Einstein en 1916 constituye su importante base teórica. Esta teoría señala que una partícula material en un estado de alta energía se convertirá en un estado de baja energía bajo la acción de un fotón con una energía igual a la diferencia de energía entre los dos niveles de energía, y se emitirá un segundo fotón. simultáneamente con el primer fotón. Esta es la radiación estimulada. La salida de luz de esta radiación es amplificada y coherente, es decir, la dirección de emisión, la frecuencia, la fase y la polarización de múltiples fotones son exactamente las mismas. Desde entonces, el establecimiento y desarrollo de la mecánica cuántica ha proporcionado a la gente una comprensión más profunda de la microestructura y las leyes del movimiento de la materia. También se han demostrado con mayor eficacia la distribución de los niveles de energía, las transiciones y la radiación fotónica de las partículas microscópicas, perfeccionando objetivamente la teoría de Einstein. La teoría de la emisión estimulada sentó aún más las bases teóricas para la generación de láseres. Después de su nacimiento a finales de la década de 1940, la electrónica cuántica se utilizó rápidamente para estudiar la interacción entre la radiación electromagnética y varios sistemas de partículas microscópicas, y se desarrollaron muchos dispositivos correspondientes. El rápido desarrollo de estas teorías y tecnologías científicas creó las condiciones para la invención del láser. Si hay más partículas en un sistema en un estado de mayor energía que en un estado de menor energía, se producirá una inversión de población. Entonces, mientras haya un fotón, obligará a un átomo en un estado de alta energía a emitir un fotón similar. Estos dos fotones harán que otros átomos emitan radiación estimulada, logrando así una amplificación de la luz si se dispone de una cavidad resonante adecuada. agregado El efecto de retroalimentación formará una oscilación óptica y emitirá luz láser. Así funcionan los láseres. En 1951, los físicos estadounidenses Purcell y Pound invirtieron con éxito el número de partículas en un experimento y obtuvieron una radiación estimulada de 50 kilohercios por segundo. Posteriormente, el físico estadounidense Charles Downs y los físicos soviéticos Masov y Prokhorov propusieron sucesivamente diseños para generar y amplificar microondas utilizando los principios de la radiación estimulada de átomos y moléculas. Sin embargo, la mayoría de las investigaciones teóricas y experimentales mencionadas anteriormente sobre espectroscopia de microondas eran "ciencia pura" y aún no estaba claro si el láser podría desarrollarse con éxito en ese momento. Pero los esfuerzos de los científicos finalmente dieron sus frutos. En 1954, el físico estadounidense Thomas finalmente construyó el primer máser de haz molecular de amoníaco, sentando con éxito un precedente en el uso de sistemas moleculares y atómicos como amplificadores u osciladores coherentes para la radiación de microondas. El máser de microondas desarrollado por Downs y otros solo genera microondas con una longitud de onda de 1,25 cm y la potencia es muy pequeña. Con el desarrollo de la producción y la tecnología, los científicos se ven impulsados a explorar nuevos mecanismos de emisión de luz para producir nuevas fuentes de luz con un rendimiento excelente. En 1958, Downes y su cuñado Arthur Schowlow combinaron el conocimiento teórico de los máseres con la óptica y la espectroscopia para hacer la sugerencia clave de utilizar una cavidad resonante abierta y evitar la coherencia, dirección y dirección del láser, ancho de línea, y ruido. Al mismo tiempo, Basov, Prokhorov y otros también propusieron un esquema principal para lograr la emisión estimulada de amplificación de luz. Desde entonces, muchos laboratorios de todo el mundo han participado en una feroz competencia de desarrollo para ver quién puede construir y operar con éxito el primer láser del mundo. En 1960, el físico estadounidense Theodore Mayman ganó por estrecho margen una carrera mundial para desarrollarlo en su laboratorio de investigación de Miami, Florida. Utilizó un tubo de destello de alta intensidad para estimular los átomos de cromo en los cristales de rubí, creando un haz rojo alargado y bastante concentrado que, cuando alcanzaba un cierto punto, podía alcanzar temperaturas superiores a las del sol. El "Diseño Meiman" causó conmoción y desconfianza en la comunidad científica, porque lo que los científicos esperaban y ansiaban ver era un láser de helio-neón. Aunque Maiman fue el primer científico en introducir el láser en campos prácticos, la batalla judicial sobre quién inventó la tecnología causó una gran controversia. Uno de los contendientes fue Gordon Gould, quien inventó el "láser" (abreviatura de amplificador de frecuencia óptica de emisión estimulada). Este término fue propuesto por él en 1957 cuando era estudiante de doctorado en la Universidad de Columbia. Al mismo tiempo, los inventores del máser, Downes y Schowlow, también desarrollaron el concepto de láser. Después del fallo final del tribunal, Downs resultó ganador porque el estudio fue escrito nueve meses antes que Gould. Sin embargo, el derecho de Maiman a inventar el láser no se ha visto afectado.
En 1960, 65438+2 meses, un científico iraní-estadounidense, Jawan, llevó a la gente a finalmente fabricar y operar con éxito el primer láser de gas del mundo, un láser de helio-neón. En 1962, tres grupos de científicos inventaron casi simultáneamente el láser semiconductor. En 1966, los científicos desarrollaron un láser de colorante orgánico cuya longitud de onda se podía ajustar continuamente dentro de un rango determinado. También existen láseres químicos con gran energía de salida y alta potencia que no dependen de la red eléctrica. Debido a sus excelentes características, los láseres se utilizan rápidamente en diversos aspectos, como la industria, la agricultura, la medición y detección de precisión, las comunicaciones y el procesamiento de información, la atención médica y el ejército, y han provocado avances revolucionarios en muchos campos. Por ejemplo, las personas pueden usar la energía concentrada y extremadamente alta del láser para procesar diversos materiales y perforar 200 agujeros en una aguja, como un medio para estimular, mutar, cauterizar, vaporizar y otros efectos en organismos vivos, que se usa ampliamente en; medicina. Se han logrado buenos resultados en aplicaciones prácticas en la agricultura. En el campo de las comunicaciones, un cable conductor de luz que utiliza columnas láser para transmitir señales puede transportar información equivalente a 20.000 cables de cobre telefónicos; los láseres no sólo se utilizan en comunicaciones, visión nocturna, alerta temprana, medición de distancias, etc. en el ejército, pero también se han puesto en práctica varias armas láser y armas guiadas por láser. En el futuro, con el mayor desarrollo de la tecnología láser, el rendimiento y el coste de los láseres se reducirán aún más, pero su ámbito de aplicación seguirá ampliándose y desempeñarán un papel cada vez más importante.