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神奇的單色光 雷射光 神奇的單色光 雷射光 作者: 王乙棠。台中二中。高一21 班 林宏昱。台中二中。高一21 班 江駿立。台中二中。高一21 班 1 PDF created with pdfFactory trial version 神奇的單色光 雷射光 壹●前言 我們上課的時候提到雷射是一種具有單色性、低發散性、高亮度、同調性的光源， 我們對此感到一些疑惑因此我們希望更進一步地了解雷射的原理以及雷射的應 用。 雷射是一種光源但是它發光的原理和一般光源不同，一般光源是經由「自發放 射」，而雷射是以 「受激放射」來發光的它的理論，愛因斯坦早在一九一七年就 已推導出來。 而現今雷射的種類可分為氣體雷射、液態雷射、固態晶體雷射、半導體雷射。現 在雷射的應用雷射切割、焊接而二氧化碳雷射和石榴石雷射主要用於加工金屬材 料 ，二氧化碳雷射可輕易切割木材 ，半導體雷射可以讀取光碟中儲存的訊息 ，以 及治療近視 ，在未來雷射有線通訊是科技發展的重心 貳●正文 一、雷射的原理 『雷射(LASER) 是「Lignt Amplification by Stimulated Emission of Radiation 」的縮寫。 一般的光線具多相（由不同波長的光組合而成）和散發性，所以照度和距離平方 成反比。雷射光則是單相光，光線在雷射管中，反覆地 『反射→激發→反射』， 能量逐漸累積，且光線的方向一致。所以雷射光具有高能量及低散發性。 雷射的基本原理必須先回想原子的構造。原子由原子核與在週圍繞轉的電子構 成，電子在一定的軌道繞轉 ，各軌道各有一定的能量，離原子愈遠的軌道能階愈 高。當電子受到外 能量的激發時(例如光子) ，從基態跳躍至較高能階的軌道， 此種狀態即稱為受激態。電子並不能長久處於受激態，約僅百萬分之一秒即回到 原來之軌道，也就是回復基態，此時電子會放出原先吸收之能量，這就是自發放 射。當電子正處於受激態時 ，如果正好又有外來適量的光子撞擊時 ，愛因斯坦認 為這個光子不會被吸收 ，而會誘導受激態的電子落至原先的軌道，放出與這個光 子一模一樣的光子(相同波長 ，相同方向 ，相位也相同) ，這就是激發放射 。而這 兩個一模一樣的光子又可以分別激發其他的受激態電子放出一模一樣的光子，總 共會有四個一模一樣的光子，繼續進行連鎖反應而製造出波長相位均相同的光 能，這就是雷射光。』（註一） 2 PDF created with pdfFactory trial version 神奇的單色光 雷射光 二、雷射的特性 『01.它是單色的(單色性) 雷射是單色光，波長一致，而太陽光是混合光，所以可以說雷射光是一種很「純」 的光。醫學院雷射醫學研究中心擁有的雷射共焦掃描顯微鏡就是用雷射光 為光 源 。 02. 雷射光的行徑路線為一直線，發散性低 直徑一公釐的雷射光束 ，射到一公里外時 ，直徑大約是10公分，而一