作者简介：陈少毅，汉族。1962年5月4日出生，大学本科学历，中教高级职称，高级中学教师，现已退休。

第十四节、受激辐射（激光）

受激辐射，即处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃迁时，辐射光子的现象。此时，外来辐射的能量必须恰好是原子两能级的能量差。受激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全相同。受激辐射是产生激光的必要条件。

它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到(跃迁)到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做"受激辐射的光放大"，简称激光。激光主要有四大特性:激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性(单色性与相干性意义相同)。                                 受激辐射的概念:当原子处于激发态E2时，如果恰好有能量(E2-E1)的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E1上去，这种辐射叫做受激辐射。

根据电子理论和光子理论，受激辐射是因为不同的原子中所含的电子种类不同，电子接收和释放了不同的光子对后，会发生结构性变化，使电子种类发生了变化。

受激辐射是原子核外的电子发生了结构变化，也就是原子核外的电子种类发生了变化。受激后释放出了同种光子。同时引发了连锁反应，形成了激光。

根据电子理论受激辐射的原理：

n2电子在1n轨道上有一对微波光子，在2n轨道上有一对红外光子。当射入一对红外光子时，2n轨道上接受了一对红外光子时就违背了同一轨道上只能容纳一对光子的原则，这时n2电子就释放出了两对红外光子，而转化成了1n电子。

n3电子在2n轨道上有一对红外光子，在3n轨道上有一对可见光子。当射入一对可见光子时，3n轨道上接受了一对可见光子时就违背了同一轨道上只能容纳一对光子的原则，这时3n电子就释放出了两对可见光子，而转化成了2n电子。

n4电子在3n轨道上有一对可见光子，在4n轨道上有一对紫外光子。当射入一对紫外光子时，4n轨道上接受了一对紫外光子时就违背了同一轨道上只能容纳一对光子的原则，这时4n电子就释放出了两对紫外光子，而转化成了n3电子。

n5电子在4n轨道上有一对紫外光子，在5n轨道上有一对x光子。当射入一对x光子时，5n轨道上接受了一对x光子时就违背了同一轨道上只能容纳一对光子的原则，这时5n电子就释放出了两对x光子，而转化成了n4电子。

n6电子在5n轨道上有一对x光子，在6n轨道上有一对γ光子。当射入一对γ光子时，6n轨道上接受了一对γ光子时就违背了同一轨道上只能容纳一对光子的原则，这时6n电子就释放出了两对γ光子，而转化成了n5电子。

受激辐射与电子的饱和性有关，电子上有六个光子轨道，即1n轨道、2n轨道、3n轨道、4n轨道、5n轨道、6n轨道。饱和电子是电子的六个光子轨道上都排满了光子对。能发生受激辐射的电子有n6、n5、n4、n3、n2等5种电子。因此能发生受激辐射的原子是特殊条件下的原子，或者说是特殊结构中的原子。

受激辐射与原子核结合电子的能力有关，能发生受激辐射的原子核必须要有能够结合两种电子的能力，即原子核可以结合n6电子和n5电子（辐射γ光子）、原子核可以结合n5电子和n4电子（辐射x光子）、原子核可以结合n4电子和n3电子（辐射紫外光子）、原子核可以结合n3电子和n2电子（辐射可见光子）、原子核可以结合n2电子和n1电子（辐射红外光子）。根据电子理论，受激辐射只能辐射出γ光子、x光子、紫外光子、可见光子、红外光子等5类光子，而不能辐射微波光子，原因是辐射微波光子后电子的结构就解体了，电子就不存在了。

受激辐射的频率范围就可以证明光子的种类决定了电子的种类，同时可以证明每类光子有多种。用受激辐射的实验，可以证明每类光子的种类。