光和激光 激光是 1960 年代出现的最重要的科技成就之一。它发展迅速，已广泛应用于国防、生产、医药和非电测量等各个方面。与普通光不同，激光需要由激光产生。对于激光的工作物质，在正常情况下，大部分原子处于稳定的低能级E1。在适当频率的外光作用下，处于低能级的原子吸收光子能量并被激发跃迁到高能级E2。光子能量E=E2-E1=hv，其中h是普朗克常数，v是光子频率。反之，在频率为v的光的感应下，E2能级的原子会跃迁到较低能级释放能量并发光，称为受激辐射。激光首先使工作物质的原子异常处于高能级（即布居反转分布），使受激辐射过程占主导地位，从而使频率为v的诱导光增强，可以通过平行镜 形成雪崩式放大，产生强大的受激辐射，称为激光。

激光有 3 个重要特性：

1、高方向性（即高方向性，光速发散角小），激光束的扩展范围从几公里到几厘米；

2、单色性高，激光的频宽比普通光小10倍以上；

3、亮度高，利用激光束会聚，最高可产生数百万度的温度。

激光按工作物质可分为4种：

1、固体激光器：其工作物质是固体。常用的有红宝石激光器、掺钕钇铝石榴石激光器（即YAG激光器）和钕玻璃激光器。它们具有大致相同的结构，并且具有小型、坚固和高功率的特点。钕玻璃激光器是目前脉冲输出功率最高的器件，达到几十兆瓦。

2、气体激光器：其工作物质为气体。现在有各种气体原子、离子、金属蒸气、气体分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其外形与普通放电管相似，具有输出稳定、单色性好、寿命长等特点，但功率低、转换效率低。

3、液体激光：可分为螯合激光、无机液体激光和有机染料激光，其中最主要的是有机染料激光，其最大特点是波长连续可调。

4、半导体激光器：是比较年轻的激光器，比较成熟的是GaAs激光器。它具有效率高、体积小、重量轻、结构简单等特点，适用于飞机、军舰、坦克和步兵等。可制成测距仪和瞄准具。但输出功率小，方向性差，受环境温度影响较大。

激光传感器应用

利用激光的高指向性、高单色性和高亮度的特点，可以实现非接触式远距离测量。激光传感器通常用于长度、距离、振动、速度和方向等物理量的测量，以及用于探伤和监测大气污染物。

激光测长：

长度的精确测量是精密机械制造业和光学加工行业的关键技术之一。现代长度测量大多是利用光波的干涉现象来进行的，其准确性主要取决于光的单色性。激光是最理想的光源，比过去最好的单色光源（氪86灯）纯净10万倍。因此，激光测长范围大，精度高。根据光学原理，单色光的最大可测长度L、波长λ与谱线宽度δ之间的关系为L=λ/δ。氪86灯可以测量的最大长度为38.5厘米。对于较长的物体，需要分段测量，降低了精度。如果使用氦氖气体激光器，它的测量距离可达数十公里。一般测量几米以内的长度，其精度可以达到0.1微米。

激光测距：

其原理与无线电雷达相同。激光瞄准目标发射后，测量其往返时间，再乘以光速，得出往返距离。由于激光具有方向性高、高