为什么激光是一种特殊的光

不管多幺强的阳光及灯光，不经过透镜聚集，是很难射穿薄薄的木板的。但是，激光却可以射穿钢板，还有的像金刚石那样坚硬的物质，在它的照射下，也可以化为一缕青烟。这是为什么呢?

要说明这个道理，必须把激光和普通光来作个比较。

激光与普通光就本质来说，都属于电磁波，它们的传播速度一样是每秒30万公里。但由于激光的产生及它的行为和普通光有所不同。

众所周知，组成物质的原子大多是由原子核及外层运动着的电子组成。而当外界给予原子相当的能量时，就可以把电子送到外层的轨道上去(越外层的电子运动越快)，这时原子也就会相应地从低能态升到高能态，而处在高能态上的原子没有在低能态上稳定，它还有返回低能态的趋势，而当原子自发地从高能态跃降到低能态时就可以发光，这就是因为自发辐射。此外，假如将处在高能态上的原子，用一个外来光诱发它迁到低能态，并且这个外来光的频率，与激发态原子的固有频率相同，原子就会引起受激辐射。一般来说，普通光是由物质自发辐射产生的，激光是因为物质受激辐射产生的。

普通光在自发辐射的情况下，许多原子的发光动作是各自独立进行的，它们各自在不同时刻发出的颜色不同，相位也不同，方向也不同的光。这仿佛电影散场后，大家陆续地向着四周以不同步伐走出去。但激光却不同，它主要是许多原子由受激辐射所联起来的集体化的发光行为。这样在一定时间内发出颜色几乎相同，相位及方向相当一致的光，就仿佛电影散场后，大家排着队朝着一个方向，并迈着大小相同的步子，而且吹着哨子，以一、二、一整齐步伐向前进。因此激光有它自己独自的特性：

1.颜色单纯。一束光的颜色单纯和不单纯，事实上是它的波长一致或者不一致。由此可见光的波长是4000～7600埃。一般某种颜色的光，都蕴含了一定范围内不同波长的光，如，红光就包含了6000～7000埃的光。但激光的波长基本一致，它一束光中的波长的差别大约只有千万分之一埃，或者更小，是一种单色性相当好的光。

2.方向性好。方向性好坏，实际就是指光的集中程度。你不要看探照灯及手电筒打出的一束光，方向都是相当笔直的，仿佛也很集中，其实，这种光射到一定距离后，就可以散得相当开了。但激光则是方向最一致，也最集中的光。相当能量的激光到月亮上(离地球38万公里)还相当集中，但是普通相当强的光射出不到几百公里，就已经分散得十分弱了。

3.亮度十分高。激光能得到相当高的发光强度。当前已能在一万亿分之几秒作用时间里，得到几十万亿瓦的功率或者更大的功率。它的压力，每平方厘米能够达到几十亿百帕的压力，温度可以达几百万摄氏度乃至几千万摄氏度。

4.相干性好。所谓光的相干性，就是指光的波长一致性以及相位的一致性和方向一致性。如果我们把一束光比喻成一支正在行走的队伍，这支队伍里的每个人员的步伐大小、起步的时间以及行进方向都不一致，简直不能成为队伍，人员之间也互不相干，普通光就是这样。但是激光仿佛一支相当整齐而且步伐一致的队伍，相干性十分好。

激光有如此大的威力，是由于它可以在极短的时间里，把能量集中地射在相当小的面积上，而决不是激光器可以凭空创造出如此巨大的能量。激光的这些特性也是相互联系的。简而言之，能概括为一句话“单色高亮度”。

组成激光器的工作物质相当多。一般的激光物质，固体有红宝石，以及含钕玻璃等。气体有氖、氩以及二氧化碳等。半导体材料中则有砷化镓等，另外有一些有机染料也是常用的激光工作物质。