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．犹如一队士兵听到命令,马上列成整齐的队伍,每个人都按一定的次序、间距和步伐,有组织地排成一条狭长笔直的人龙开步向前走．在这里指挥员的命令就好比是激发因素,一个个士兵就是受激发的原子、分子．梅曼实验室中世界第一台激光器射出的深红色光束,就是发自红宝石中的受激发原子．科学家从这种不寻常的红光中看到了一个崭新的物理奇迹。