第282章 受激輻射!激光原理!驗證光的波粒二象性!
愛因斯坦在電子自發吸收和自發輻射,兩種躍遷方式的示意圖旁,又加了一個示意圖。
只不過這個示意圖相比前兩個,多了一個東西。
左邊有一小段帶箭頭的波浪線。
右邊是兩小段同樣的波浪線。
這表示它們應該是同樣的東西。
愛因斯坦說道:“這個波浪線箭頭代表一個光量子。”
“而示意圖表示的,就是光量子和激發態電子碰撞的過程。”
“當電子已經處在激發態時,如果這時候我們用一個光量子去撞擊電子,那麼電子並不會吸收這個光量子的能量。”
“電子會受到碰撞,立刻向低能級躍遷。”
“而且在躍遷的過程中,會釋放出和碰撞它的光量子一模一樣的一個光量子。”
“波長、偏振等性質完全一樣。”
“這種電子躍遷方式,我把它叫做【受激輻射】。”
“用於撞擊的光量子的能量,需要等於高能級和低能級的差值。”
接著愛因斯坦開始計算,把光量子和電子看成小球,使用力學公式進行模擬計算。
“我想在座的各位,一定會有疑問。”
“這個所謂的受激輻射和自發輻射有什麼區別嗎?”
“因為兩種過程中,電子發射出的光量子的頻率都是一樣的。”
“它只和能級差有關。”
“是的,光量子的頻率沒有區別。”
“但是自發輻射的光量子形成的電磁波,它們的相位、偏振、傳播方向各不相同。”
“而受激輻射的光量子形成的電磁波,與外來光量子的性質完全一樣。”
“因此受激輻射發出的電磁波具有相干性。”
譁!
一說到相干性,在場的哪怕是學生也都能理解。
因為相干是波動學最基礎的概念。
所謂相干就是相互干涉。
如果兩個或以上的波,它們的頻率相同,相差恆定,那麼它們就是相干的波。
電磁波也是波動。
所以也有相干的性質。
如果兩束光的頻率相同,相差恆定,那麼它們就是相干光。
否則就是不相干的光,比如白熾燈的光、太陽光等,都是雜亂的非相干光。
相干的光,可以發生相長干涉和相消干涉。
也就是通常所說的加強或者減弱。
而愛因斯坦提出的受激輻射相干光,不僅僅是頻率、相差相同,就連偏振方向和傳播方向都是相同的。
這可是非常難得的情況。
如果他的理論真的能實現,那一定大有用處。
李奇維看著愛因斯坦分享完他的理論,心中佩服的五體投地。
真實歷史上,愛因斯坦在發表完廣義相對論之後,就成為了物理學的一代宗師。
閒來無事,他覺得太無聊了。
於是乾脆研究一下量子論吧,誰讓它現在很火熱呢。
沒想到,這隨便一研究,就搞出了一個重大成果,也就是所謂的受激輻射。
這個理論就是後世激光的基礎。
通過這種方式,大量相干的光量子可以疊加在一起,向前傳播而不會四面八方擴散。
在極小的面積內,有大量相干光,所以光的強度會非常非常高。
從而形成所謂的激光。
它的全稱就是:原子受激輻射的光。
激光是20世紀以來,繼核能、電腦,半導體後,人類的又有一個重大發明。
它被稱為“最快的刀”、“最準的尺”“最亮的光,”,在無數的領域都有重要的作用。
人類發明的第一束激光是在1960年。
而它的原理是愛因斯坦在1916年就提出。
愛因斯坦簡簡單單就領先時代四十多年。
這也是理論遠遠超前實驗的例子。
此刻,在場的大佬們都被愛因斯坦的理論功底折服。
竟然憑藉理論推導,就發現了一個全新的躍遷方式。
而且這個理論好像還有很大的應用價值。
“果然不愧是和布魯斯一起發表狹義相對論的人,這個想法確實很天才。”
“我甚至覺得憑藉這個理論,未來是不是會造出一種光武器。”
“如果有無窮的光疊加的話,那形成的能量將會非常恐怖。”
“愛因斯坦這是弄出了一個了不得的東西啊。”
大佬們果然是站得高看得遠,很快就發現受激輻射的應用潛力。
不過,這對儀器的精密程度和材料要求非常高。
憑藉現在的技術,想要實現受激輻射,並且把它應用,無異於天方夜譚。