Шестьдесят лет назад, 16 мая 1960 года, молодой американский физик Мэйман успешно разработал первый в истории человечества лазер — рубиновый лазер, способный генерировать свет с одной частотой и высокой концентрацией направления. Это одно из четырех крупнейших изобретений 20-го века, которое может быть столь же известным, как атомная энергия, полупроводники и компьютеры, и оказывает глубокое влияние на развитие человеческого общества. Чтобы отметить это важное историческое событие, ЮНЕСКО объявила в 2018 году, что день рождения лазера, то есть 16 мая каждого года, будет называться «Международным днем света».
Лазер – это свет, излучаемый возбужденными частицами в атомах некоторых веществ. Он отличается от обычного света. Световые волны, излучаемые им, имеют одинаковую фазу, частоту и направление вибрации. Английское название лазера — «Laser», что является аббревиатурой первых букв каждого слова английского языка «Усиление света посредством стимулированного излучения». Если это объяснить по-китайски, это означает «усиление света за счет стимулированного излучения», что на самом деле отражает принцип работы лазера.
Лазеры отличаются от обычных источников света, что в основном отражается в трех аспектах: во-первых, лазер имеет хорошую направленность и высокую концентрацию энергии. Свет, излучаемый обычным источником света, является расходящимся и направлен во всех направлениях, тогда как угол расхождения лазера чрезвычайно мал. Говорят, что люди использовали лазеры, чтобы осветить Луну в 1960-х годах (зеркало на Луне было оставлено Соединенными Штатами, когда оно приземлилось на Луну) и вернуться на Землю. В результате пятно на поверхности Луны показало радиус менее 2 километров. Кроме того, поскольку фотоны, излучаемые лазером, могут быть сконцентрированы в очень небольшом пространстве, плотность энергии чрезвычайно высока, поэтому мощный лазер может даже генерировать высокую температуру в сотни миллионов градусов Цельсия.
Во-вторых, лазер обладает хорошей монохромностью. Диапазон длин волн света, излучаемого обычными источниками света, очень широк, и это не настоящий монохроматический свет. Лазер отличается тем, что он усиливается стимулированным излучением, поэтому все излучаемые им фотоны точно такие же, как фотоны, возбуждаемые внешним миром, поэтому диапазон длин волн лазера очень узок.
Наконец, лазер имеет хорошую когерентность. Механизм излучения обычных источников света — спонтанное излучение. Свет спонтанного излучения, генерируемый разными атомами, различен по частоте, направлению поляризации и направлению распространения и является неупорядоченным; Хотя лазерный свет отличается, его рабочим механизмом является стимулированное излучение, поэтому все фотоны и фотоны, которые возбуждают его из внешнего мира, одинаковы независимо от частоты, направления поляризации и направления распространения.
Таким образом, когерентность лазера очень хорошая. При использовании в экспериментах по интерференции света легко наблюдать интерференционные полосы. Например, испытательное устройство, обнаружившее гравитационные волны в 2016 году, использовало интерферометр Майкельсона, а источником света был лазер.
