按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
是当时的工艺水平所办不到的。
汤斯遇到难题了。然而，难题的挑战更激起他的兴趣；科学研究从来没
有康庄大道，关键是要找到一把克服困难、解决难题的钥匙。
他首先从电磁波的波长必然还要向更短的方向发展这个角度考虑：即使
能将产生毫米波的金属盒子奇迹般地加工出来，那么以后要产生微米波用的
更细更小的盒子又怎么办呢？因此必须从根本上找到一种产生高频电磁波的
新方法。
一个另辟蹊径的念头在汤斯的头脑里闪过：利用微小的原子结构所固有
的频率来产生毫米波。这真是创造性的大胆设想。接下去要做的不仅是要从
理论上推导这种设想的可行性，还要用实验来证明技术上也完全是能够办得
到的。
没有任何现成的实验设备，汤斯便利用原来做微波实验的设备，从研究
分子运动产生厘米波着手，鉴定自己所依据的原理和实验方法是否对头，为
进一步产生毫米波做准备。
1950 年初，美国海军研究署建立了一个由科学家和工程师组成的委员
会，研究产生毫米波和亚毫米波的方法。
1951 年春，汤斯到华盛顿参加委员会召集的第二次会议。他人虽然坐在
会议桌旁，脑子里却不断映现出他思考着的各种计算公式和实验方案。一天
清晨，曙光熹微，大地还蒙在一层薄纱之中。他醒来就想起了隔天推导的计
算公式还不够完善，正好利用清晨头脑清楚的好时光，重新研究修改。他轻
手轻脚地穿好衣服，走出了旅馆，来到附近的富兰克林公园。春天的公园是
迷人的，树梢嫩叶初长，花圃盛开着一丛丛火红的杜鹃花，一阵阵鸟鸣声使
人觉得早晨格外宁静。汤斯在一只长椅上坐下来，眼睛望着艳丽的花朵出神，
脑子却不断想着产生波长极短的电磁波的计算公式。一串串数字、一组组方
程在汤斯的头脑中像泉水一样涌现出来。突然，他想到一种新的计算方法，
连忙从口袋里摸出笔来，只是没有纸，翻遍口袋，只找到一只用过的信封，
就把信封撕开，在信封的背面列出几道算式算了起来。
他奋笔疾书，只几分钟，就算出了需要激发多少分子才能得到分子振荡，
以及振荡器的允许损耗值。当时，汤斯是把氨作为计算对象。他不仅从理论
上推断氨分子被激发后可以产生波长为 1．25 厘米的电磁波，还设想了能产生
这种振荡的具体方法。
汤斯没有立即宣布自己的新发现，而是回到实验室，根据自己的新想法，
开始着手试制微波激射器。他和同事们，还有研究生，整整工作了两年；这
两年中，他们一起设计、制造、试验、拆毁、再造，翻来覆去，但一直都没
有成功。有两个朋友劝他放弃这种劳而无功、浪费钱财的试验，但他毫不动
摇，继续试验。
1953 年年底，汤斯应邀到一个波谱讲习班去作短期讲学。一天，他的学
生飞也似的跑来报告他一个激动人心的消息：微波激射器成功了！
师生一起来到一家地下餐厅举杯庆贺来之不易的成功。席间，他们想到
应该为这一新发明起一个简明、响亮的拉丁或希腊名字。然而胜利的激情使
他们无法平静下来，他们争了一夜也没有找到一个合适的名字。直到第二天
晚上，他们才满意地创造了一个缩写词“Maser”——“曼塞”——作为那个
新发明的装置的命名。它的意思就是“微波激射器”。以后在 Maser 的基础
上又发明了激光器，人们也照汤斯的样子创造了“Laser”这一缩写来为它命
名。两者只有一字之差。其中“aser”是受激辐射一词的英文缩写，而 M 和
L 分别代表微波和光。这也表示它们产生的原理是相同的，只是振荡频率或
者说波长不一样。
发现“曼塞”以后，汤斯谦虚地说这是他学生的胜利和光荣；因为他的
学生是冒着当不成博士的风险来从事这项研究工作的。
不久，汤斯发现“曼塞”有一个怪脾气，它产生的频率很高的电磁波，
始终固定在一个频率上振荡，用什么办法都无法改变它。当时，汤斯也说不
出这样一种激射器有什么实用价值。
后来才明白，“曼塞”产生的微波能精确地稳定在一个频率上振荡，正
是“曼塞”的优点而不是缺点：既然它每秒钟振荡的次数始终不变，那么，
只要测量出振荡的次数，就可以知道准确的时间间隔。于是有人把这种激射
器作为时钟的计时标准，造出了当时世界上最准确的钟，“走” 1 万年误差
只有 1 秒。
微波激射器只能产生厘米波。汤斯需要的是毫米波和亚毫米波。然而，
产生毫米波的激射器却迟迟造不出来，也没有发现能辐射毫米波、亚毫米波
的物质。
汤斯当机立断，决定绕道前进，直接研究用激射器产生可见光振荡的可
能性。
1958 年，汤斯和他的合作者肖洛，经过了长期的思考、研究、计算以后，
首次提出光振荡条件的理论计算和光激射器的设计原理，并且还对这种新型
激射器的用途作了一番预测。这篇文章立意新颖、论证翔实、假设大胆、计
算精确，再加上技术措施切实可行，因此，立刻博得了电子物理学界的广泛
注意。欧美很多有条件的实验室，按照论文的提示，纷纷试验制造。
非同凡响
叙述过激光的身世以后，接下去就要谈谈激光的“性格”和“特征”了。
由于激光也是光，只不过是一种比较特殊的光，所以我们还要从光说起。
人们对光和光学现象的观察和研究有几千年历史了，在我国春秋战国时
的思想家墨子的科学著作《经说》中，就有关于光现象的描述。光和人类生
活有密切的关系，人们天天都生活在光的世界里。但是直到本世纪初，人们
才对它的本质有了较深入的了解。
向平静的湖里扔一块石子，水面上会产生一圈圈的波纹，这是最直观的
波——水波。拨动一根琴弦，会在空气中产生听得见的声音，人们称之为声
波。广播电台、电视台的天线发射出我们看不见、听不见的一种波，它们就
是电和磁交替变化的电磁波。光是我们能感觉到的，然而没有人觉得它是一
种波动。现代科学理论证明，光也是一种电磁波，具有波的特性；只是可见
光的波长极短，不到 1 微米，频率极高，每秒钟振荡 103～1015次，所以人们
无法感觉到它的波动。
光是原子、分子的运动产生的。改变分子和原子的能量状态，会产生光
振荡。
那么，这种能量状态是怎么改变的呢？
本世纪初，科学家已为我们画出了原子世界的图像。它真像我们的太阳
系：太阳的位置上是原子核，一颗颗电子像行星一样，在各自的轨道上绕原
子核运转。
氢原子是最简单的原子，它只有一个电子围绕原子核转。电子在靠近原
子核的轨道上运转时，能量较小；在离原子核较远的轨道上运转时，能量较
大。如果把氢原子的一个电子激发到能量大的较远的轨道上，再把它退激回
到原来轨道上，它便释放出一个光子，这就是发光。要使氢原子发光，可以
用电离的办法：把稀薄的氢气注入一只放电管内。通电后，电子从阴极出发，
在电场中加速，飞向阳极，电能转化为电子动能。高速的电子和氢原子碰撞，
把氢原子的电子撞出来。也有的电子只是把能量传给了氢原子的电子，使它
们从能量较小的轨道“激发”到能量较大的轨道上去，能量便得到了提高。
原子中的电子能量得到提高后，原子就处于激发状态，很不稳定，好比放在
一个圆锥体尖顶上的小球，随时都会掉下来。当处于激发状态的高能量的原
子回到低能量状态时，就以光的形式把能量释放出来。从目前人类已掌握的
知识来看，光就是这样产生的。
原子发光的先决条件是必须受到外界的能量的激发。几乎各种能量都可
以成为这种激发条件而转化成光能。
激光固然具有光的性质，但并不等于所有的光全都是激光。譬如太阳光、
灯光和烛光等，这些光产生时原子内部的能量变化是杂乱无章的，光的颜色
也各不相同。这些光射向四面八方，“各行其事”，一点也不守“纪律”。
这种“自发辐射”的光好比广场上的人群，各走各的，互不相关。激光是原
子、分子在一定的方式激发之下产生的受激辐射。犹如一队士兵�