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05/16 - 美國物理學家 Theodore Maiman 成功造出史上第一台雷射裝置

1960 年的今天,美國物理學家 Theodore Maiman 利用自製的紅寶石裝置,成功創造出了人類史上的第一道雷射光 。事實上,Maiman 並不是第一個提出雷射理論的人、也不是第一個真正造出雷射「光束」的人,但他是第一個成功將雷射理論實作、踏入應用領域的先驅。

Maiman 用紅寶石設計出的雷射裝置。 圖片來源:Wikipedia
Maiman 用紅寶石設計出的雷射裝置。 圖片來源:Wikipedia

雷射(LASER),全名「受激輻射的增強光」(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),指的是一種透過受激輻射而產生、具有極高的單色性、亮度,但發散性卻非常低(因此會相當集中)的強光。

早在 1917 年,Albert Einstein 就在論文內首次提出了受激輻射的理論--簡單來說,若是能讓相同的光粒子相互碰撞,將能夠激發出與它一模一樣的光子;而新產生的光子又將會再激發出更多調性相同的光子,最終就形成了我們所知的雷射光。

各種顏色的可見雷射光。 圖片來源:Wikipedia
各種顏色的可見雷射光。 圖片來源:Wikipedia

在 50、60 年代,包括貝爾實驗室的物理學家 Charles Townes、Arthur Schawlow,以及哥倫比亞大學的研究生 Gordon Gould ,相繼透過各種方法程度上的證明了雷射的可能性,並掀起了著名的雷射專利爭奪戰。這場專利權爭奪戰一路吵了快 30 年,最終才由 Gould 在 1987 年確定勝出,獲得了雷射的專利權。

然而,當上面那批人在美國東岸吵得不可開交之時,任職於加州休斯飛行器公司(Hughes Aircraft)底下實驗室的 Maiman 受到了 Townes、Schawlow 等人理論的啟發,決心創造一台能夠造出可見光的雷射裝置。不同於之前總是利用氣體作為光例子受激輻射時的介質,Maiman 使用了表面鍍銀的紅寶石做為媒介(自製的紅寶石,非天然昂貴的寶石),並將閃光燈以脈衝方式射入。外側包覆的銀成為了反射鏡,讓脈衝光在紅寶石內不斷彈射、也不斷地激發出更多光子。

最終,部分光子從其中一側反射鏡的縫隙中迸射而出,這架「紅寶石激射器」成為了史上第一台能成功運作的雷射裝置。

 

參考資料:

封面圖片來源:Youtube 截圖

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Seliao

PanX 實習編輯。

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