感應(yīng)輻射，即處于激發(fā)態(tài)的發(fā)光原子在外來輻射場(chǎng)的作用下，向低能態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，輻射光子的現(xiàn)象。此時(shí)，外來輻射的能量必須恰好是原子兩能級(jí)的能量差。感應(yīng)輻射發(fā)出的光子和外來光子的頻率、位相、傳播方向以及偏振狀態(tài)全相同。感應(yīng)輻射是產(chǎn)生激光的必要條件。

釋義

正常情況下，大多數(shù)粒子處于基態(tài)，要使這些粒子產(chǎn)生輻射作用，必須把處于基態(tài)的粒子激發(fā)到高能階上去。由于原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，相同的外界條件使原子從基態(tài)激發(fā)到各高能階的概率不同。通常把原子、分子或離子激發(fā)到某一能階上的可能性稱為這一能階的“激發(fā)概率”。

理論研究表明，光的發(fā)射過程分為兩種，一種是在沒有外來光子的情況下，處于高能階

的一個(gè)原子自發(fā)地向低能階

躍遷，并發(fā)射一個(gè)能量為

的光子，這種過程稱為“自發(fā)躍遷”；由原子自發(fā)躍遷發(fā)出的光波稱為自發(fā)輻射。

另一種發(fā)射過程是處于高能階

上的原子，在頻率為ν的輻射場(chǎng)作用下，躍遷至低能階

并輻射一個(gè)能量為的光子，這種過程稱為感應(yīng)輻射躍遷；感應(yīng)輻射躍遷發(fā)出的光波，稱為感應(yīng)輻射。

與自發(fā)輻射區(qū)別

感應(yīng)輻射與自發(fā)輻射最重要的區(qū)別在于干涉性。自發(fā)輻射是原子在不受外界輻射場(chǎng)控制情況下的自發(fā)過程，大量原子的自發(fā)輻射場(chǎng)的相位是不干涉的，輻射場(chǎng)的傳播方向和偏振態(tài)也是無規(guī)分布，而感應(yīng)輻射是在外界輻射場(chǎng)控制下的發(fā)光過程。因此，感應(yīng)輻射場(chǎng)的頻率、相位、傳播方向和偏振態(tài)與外界輻射場(chǎng)完全相同。激光就是一種感應(yīng)輻射的干涉光。

概念理解

說明感應(yīng)輻射之前需先了解原子的能階之概念，其中發(fā)出光最重要的就是所謂躍遷。

原子結(jié)構(gòu)

原子基本上由原子核、電子組成。若有外來能量使電子與原子核的距離增大，則內(nèi)能增加；反之減少。

原子能階

波爾假說：原子存在某些定態(tài)，在這些定態(tài)時(shí)不發(fā)出也不吸收電磁輻射，原子定態(tài)能量只能采取某些分立值

、

等，這些定態(tài)能量的值稱為能階。

電子通過能階躍遷可以改變其軌道，離原子核較遠(yuǎn)的軌道具有較高的能階。當(dāng)電子從離原子核較遠(yuǎn)的軌道（高能階）躍遷到離原子核較近的軌道（低能階）上時(shí)將會(huì)發(fā)射出光子。反之，吸收光子或聲子，可使電子自較低能階軌道躍遷到較高能階的軌道。每個(gè)躍遷對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的能量和波長(zhǎng)。

與躍遷對(duì)應(yīng)的高能階能量

和低能階能量

滿足關(guān)系式：

上式中

指真空中的光速，

為波長(zhǎng)，

為頻率，

為普朗克常數(shù)。

背景資料

它基于偉大的科學(xué)家愛因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說在組成物質(zhì)的原子中，有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級(jí)上，在高能級(jí)上的粒子受到某種光子的激發(fā)，會(huì)從高能級(jí)跳到（躍遷）到低能級(jí)上，這時(shí)將會(huì)輻射出與激發(fā)它的光相同性質(zhì)的光，而且在某種狀態(tài)下，能出現(xiàn)一個(gè)弱光激發(fā)出一個(gè)強(qiáng)光的現(xiàn)象。這就叫做“感應(yīng)輻射的光放大”，簡(jiǎn)稱激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性（單色性與相干性意義相同）。

應(yīng)用

時(shí)下激光已廣泛應(yīng)用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等）、激光淬火、激光熱處理、激光打標(biāo)、玻璃內(nèi)雕、激光微調(diào)、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復(fù)電路、激光布線技術(shù)、激光清洗等。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，激光當(dāng)下幾乎是無處不在，它已經(jīng)被用在生活、科研的方方面面：激光針灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測(cè)距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術(shù)刀、激光炸彈、激光雷達(dá)、激光槍、激光炮等等。在不久的將來，激光肯定會(huì)有更廣泛的應(yīng)用。

激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。根據(jù)作戰(zhàn)用途的不同，激光武器可分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，時(shí)下通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、CO激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉(zhuǎn)向靈活、可實(shí)現(xiàn)精確打擊、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，但也存在易受天氣和環(huán)境影響等弱點(diǎn)。激光武器已有30多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破，美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、以色列等國(guó)都成功進(jìn)行了各種激光打靶試驗(yàn)。時(shí)下低能激光武器已經(jīng)投入使用，主要用于干擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和一些增強(qiáng)型觀測(cè)設(shè)備；高能激光武器主要采用化學(xué)激光器，按照現(xiàn)有的水平，今后5～10年內(nèi)可望在地面和空中平臺(tái)上部署使用，用于戰(zhàn)術(shù)防空、戰(zhàn)區(qū)反導(dǎo)和反衛(wèi)星作戰(zhàn)等。