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激光構(gòu)思
激光是高科技的產(chǎn)物,是20世紀偉大的發(fā)明,然而有關(guān)激光的理論構(gòu)想和實際發(fā)明,都契機于科學家突發(fā)而至的靈感。
著名物理學家查爾斯·H,湯斯是激光理論的最初構(gòu)想者。他因從事激光理論的基礎(chǔ)研究獲得了諾貝爾獎。他談到有關(guān)激光的最初構(gòu)想時說:
“激光的想法是在1951年春天的某一個早晨,在美國首都華盛頓一個公園的椅子上誕生的。當時我正坐在一個名叫‘富蘭克林廣場’的小公園的椅子上,觀賞著正在盛開的杜鵑花。突然,在我頭腦中出現(xiàn)了一種得到從分子發(fā)出的非常單一形式電磁波的實際方法。因為當時,我正在探求用當時的電子管技術(shù)還不可能實現(xiàn)的產(chǎn)生高頻電磁波的方法。如果能得到波長這樣短的電磁波,就有可能使用它進行非常精確的測量分析。我甚至感到,那勢必導致在物理、化學等各種領(lǐng)域產(chǎn)生許多新的見解……
“當坐在‘富蘭克林廣場’小公園的椅子上時,我的考慮是基于以下這樣一些知識:
“原子和分子可以吸收放射能,而且是以光、電波和熱的形式來進行吸收的。而放射能是以量子的形式,即非常小的能的顆粒的形式被吸收。這時,原子將從低能的位置被推到高能的位置,我們把這叫做‘激勵’。而被‘激勵’的原子放置后,將會返回到低能的位置,同時放出一個量子單位的放射能。這種放射,就是以光的形式出現(xiàn)的電磁波。
“然而,我所注意的取得放射能的方法不同,即所謂‘電磁波的感應(yīng)放出’方法!边@個理論是愛因斯坦1917年提出的。下面我簡單說明一下:
“一個原子,一旦受到光線等放射的刺激,就會產(chǎn)生和那種放射在振動數(shù)和方向上完全相等的新的放射,同時,失去能量降到低能的位置。這樣的現(xiàn)象如果發(fā)生在自然界,例如增強從黑紙一方進入的光線,則會向其他方向傳播開來,實際上,這就是激光的原理。
“但是,為了產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象必須有個特殊的條件,即被激勵具有高能量原子的數(shù)目必須多于處于低能量原子的數(shù)目。
“在公園里那天早晨,我注意到這樣一點,即如果人能利用電子管產(chǎn)生比一般電磁波的波長更短的電磁波,就能制造出一種裝置,利用它來產(chǎn)生激光束。同時我也認識到,如果使這種感應(yīng)放出的放射能在一個尺寸嚴格確定的箱子中產(chǎn)生的話,則得到的光通過放大,就可以得到一種穩(wěn)定而且非常強大的東西!
而另一最初提出激光應(yīng)用專利的科學家高爾登?古德也是靈感突至。
高爾登于1920年7月17日生于紐約市,他大學時學的是物理,就是在那時,他對光產(chǎn)生了濃厚的興趣。1941年他在耶魯大學攻讀博士,第二次世界大戰(zhàn)使他中斷學業(yè),為曼哈頓工程(即原子彈工程)工作了二年。1951年古德在哥倫比亞大學繼續(xù)攻讀博士,同時在紐約市政學院授課。
1957年11月9日是個星期六,半夜時分古德還沒入睡,他當時37歲。大約清晨1點鐘左右,他突然來了靈感:電燈發(fā)出的亮光如果不僅僅是乳白色的,而是……他為這個想法徹夜未眠,將自己的靈感在日記本上做了詳盡描述,勾勒出各個組成部分,并計劃出其將來的用途。星期三早晨,古德來到了住所附近的一家糖果店,請這家糖果店的店主,一位公證人,在他的筆記本上連署并記下日期。筆記本上記述了怎樣集光成束并用其切割、加熱物質(zhì)、測量距離的方法,激光就這樣誕生了。古德知道,這就是他一生為之奮斗的發(fā)明。[-(@_@)-]
然而他卻沒有預料到,為他的這一發(fā)明得到專利幾乎耗費了他的半生——30年。有很多次,政府對古德要求的專利權(quán)的反對極為激烈,幾乎令他和同事、朋友們開始害怕政府所屬各產(chǎn)業(yè)部門要聯(lián)合起來阻止他獲得專利了。
直到1989年他才贏得了最后勝利,獲得了最后一項有關(guān)激光的專利。這使得古德控制了百分之九十在美國使用的銷售激光專利,包括焊接汽車部件、殺死皮膚癌細胞、制導武器、在結(jié)帳合登記價格等在內(nèi)的激光專利權(quán)。受古德專利權(quán)直接影響的激光工業(yè)的年銷售額達5億美元。具有諷刺意味的是,如果早在30年前授予這些專利,那么這些專利權(quán)還在激光工業(yè)仍微不足道時即已失效,古德的收入僅為目前收入的幾分之一。隨之而來的是,世界上100多家包括福特、東芝、通用電器等大公司在內(nèi)的激光制造商或使用商競相與古德簽署許可證合同,他由此成為一個千萬富翁。
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