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达人技术支持简介：博世公司、特维德公司汽车文档开发工程师、曾参与长安、奇瑞、日产、吉利、大众、北汽等多个汽车品牌维修手册、工时手册、车间手册开发项目。 激光的理论基础是爱因斯坦在1917年提出来的（受激发射），而激光的原理可以追溯到粒子级别，首先让我们看一下什么是激光！ 激光的最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，意思是“通过受激发射光扩大”。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 激光产生的原理与光的辐射和吸收的原理密切相关。图1是一个碳原子的示意图。原子的中心是原子核，由质子和中子组成。质子带有正电荷，中子则不带电。原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。但电子在原子中的能量并不是任意的。这些电子会处于一些固定的「能阶」，不同的能阶对应于不同的电 子能量。 为了简单起见，我们把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。事实上，这个过份简化了的模型并不是完全正确的，但它足以帮助我们说明激光的基本原理。 电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。例如当电子吸收了一个光子时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶(图a)。同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较低的能阶(图 b)。在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
2.自发辐射- 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶(图 b) 3.受激辐射- 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。 激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。图2显示红宝石激光的原理。它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。 此时，有些电子会透过释放光子，回到较低的能阶。而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。 以红宝石激光为例 (图3)，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。原子处于受激态的时间非常短，大约1/10000000秒后，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。原子停留在亚稳态的时间很长，大约是10-3秒或更长的时间。电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转，是产生激光的关键，因为它使透过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比透过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子数多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光。 激光灯照射效果：首先说说照射距离，由于激光大灯的光源--激光在几位选手中定向性最强，所以照射后发散度最低，加上极强的发光效率，使得其亮度最高，照射距离最远。也是由于这个原因，当今的激光大灯一般都将其作为远光光源，近光用其他照射距离“近”的光源。 LED大灯的光源是我们熟知的发光二极管，由于LED的发光效率很高（但不及激光），亮度很大，只是由于光束的凝聚性等没有“辐射”背景的激光来的强，所以LED的大灯照射距离要比激光大灯近一些。 其中我们常见的氙气大灯（HID）最早由飞利浦公司研发，原理是将高压电流接入充有氙气气体的密封灯头，氙气气体在高压电流的作用下产生电弧放电并产生白色的强光。虽然亮度与LED大灯差距不大，但是由于电弧本身形状略显弯曲，所以氙气大灯必须使用专用反射结构（例如透镜），使得照射距离相比激光大灯和LED大灯受到一定制约,不过满足日常使用是完全没有问题的。 |
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