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激光的理論基礎起源于物理學家愛因斯坦，1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論‘光與物質相互作
用’。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發(fā)它的光相同性質的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個弱光激發(fā)出一個強光的現(xiàn)象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡稱激光。
1951年，美國物理學家查爾斯·哈德·湯斯設想如果用分子，而不用電子線路，就可以得到波長足夠小的無線電波。分子具有各種不同的振動形式，有些分子的振動正好和微波波段范圍的輻射相同。問題是如何將這些振動轉變?yōu)檩椛洹＞桶狈肿觼碚f，在適當的條件下，它每秒振動24，000，000，000次（24GHz），因此有可能發(fā)射波長為1.25厘米的微波。 他設想通過熱或電的方法，把能量泵入氨分子中，使它們處于“激發(fā)“狀態(tài)。然后，再設想使這些受激的分子處于具有和氨分子的固有頻率相同的微波束中---這個微波束的能量可以是很微弱的。一個單獨的氨分子就會受到這一微波束的作用，以同樣波長的束波形式放出它的能量，這一能量又繼而作用于另一個氨分子，使它也放出能量。這個很微弱的入射微波束相當于起立腳點對一場雪崩的促發(fā)作用，后就會產生一個很強的微波束。初用來激發(fā)分子的能量就全部轉變?yōu)橐环N特殊的輻射。
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