强推被分享过无数次的《奇妙的发明》,值得反复读!(5)
2023-05-01 来源:飞速影视
他设想通过热或电的方法,把能量送进氨分子中,使氨分子处于“激发”状态。然后,再设想使这些受激的分子处于具有和氨分子的固有频率相同的微波束中,氨分子受到这一微波束的作用,以同样波长的微波形式放出它的能量,这一能量又继而作用于另一个氨分子,使它也放出能量。这个很微弱的入射微波束相当于起着对一场雪崩的触发作用,最后就会产生一个很强的微波束。这样就有可能实现微波束的放大。
汤斯在公园的长凳上思考了所有这一切,并把一些要点记录在一只用过的信封的反面。汤斯小组历经两年的试验,花费了近3万美元。1953年的一天,汤斯正在出席波谱学会议,他的助手戈登急切地奔入会议室,大声呼叫道:“它运转了。”这就是第一台微波激射器。汤斯和大家商议,给这种方法取了一个名字,叫“受激辐射微波放大”,英文名为“Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”,简称MASER(中文音译为脉泽,意译为微波激射器)。
脉泽有许多有趣的用途。氨分子的振动稳定而精确,用它那稳定精确的微波频率,可用来测定时间。这样,脉泽实际上就是一种“原子钟”,它的精度远高于以往所有的机械计时器。
1957年,汤斯开始思索设计一种能产生红外或可见光——而不是微波——脉泽的可能性。他和他的姻弟肖洛(A·L·Schawlow)在1958年发表了有关这方面的论文,论文的题目叫《红外区和光学脉泽》,主要是论证将微波激射技术扩展到红外区和可见光区的可能性。
肖洛1921年生于美国纽约,在加拿大多伦多大学毕业后又获硕士和博士学位。第二次世界大战后,肖洛在拉比的建议下,到汤斯手下当博士后,研究微波波谱学在有机化学中的应用。他们两人1955年合写过一本《微波波谱学》,是这个领域里的权威著作。当时,肖洛是贝尔实验室的研究员,汤斯正在那里当顾问。
1957年,正当肖洛开始思考怎样做成红外脉泽器时,汤斯来到贝尔实验室。有一天,两人共进午餐,汤斯谈到他对红外和可见光脉泽器很感兴趣,有没有可能越过远红外,直接进入近红外区或可见光区。近红外区比较容易实现,因为当时已经掌握了许多材料的特性。肖洛说,他也正在研究这个问题,并且建议用法布里-珀罗标准具作为谐振腔。两人谈得十分投机,相约共同攻关。汤斯把自己关于光脉泽器的笔记交给肖洛,里面记有一些思考和初步计算。肖洛和汤斯的论文于1958年12月在《物理评论》上发表后,引起强烈反响。这是激光发展史上具有重要意义的历史文献。汤斯因此于1964年获诺贝尔物理学奖,肖洛也于1981年获诺贝尔物理学奖。
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