雷射（Laser）是一種能產生高度集中、方向一致、顏色純的光束的裝置。

「Laser」其實是一個英文縮寫：

Amplification by

Stimulated

Emission of

Radiation

意思是：

利用受激輻射放大光。

這個概念最早由

Albert Einstein

在 1917 年提出理論。

一、普通光 vs 雷射光

普通燈泡或太陽光：

• 波長很多（顏色混合）
• 方向亂
• 相位不同

像：

一群人在各唱各的歌。

雷射光：

• 波長幾乎一致
• 光束非常集中
• 所有光波節奏同步

像：

一個整齊的合唱團。

這種特性叫：

相干性（coherence）

二、雷射如何產生？

雷射基本結構有三部分：

1️⃣ 增益介質（Gain medium）

例如：

• 氣體
• 晶體
• 半導體

原子或分子會被激發到高能量狀態。

2️⃣ 能量來源（Pump）

用來「激發」原子，例如：

• 電流
• 強光
• 化學反應

3️⃣ 共振腔（Resonator）

兩面鏡子形成一個光學腔：

鏡子 |====增益介質====| 半透鏡

光在裡面來回反射並不斷被放大。

最後從半透鏡射出：

強而集中的雷射光束。

三、雷射的核心：受激輻射

雷射的關鍵機制叫：

Stimulated Emission（受激輻射）

過程是：

1️⃣ 原子被激發到高能態

2️⃣ 一個光子經過

3️⃣ 原子釋放另一個光子

最神奇的是：

新光子與原光子：

• 方向相同
• 頻率相同
• 相位相同

因此光會：

指數式放大。

四、雷射的特點

雷射光有四個主要特性：

1️⃣ 單色性（monochromatic）

幾乎只有一種波長。

2️⃣ 高方向性

光束非常集中。

3️⃣ 高相干性

光波同步。

4️⃣ 高強度

能量密度很高。

五、雷射的應用

雷射現在幾乎無所不在：

醫療

• 眼科手術
• 皮膚治療

通訊

光纖網路。

工業

雷射切割與焊接。

科學研究

例如

LIGO

用雷射干涉儀偵測重力波。

日常生活

• 雷射筆
• 條碼掃描
• CD / DVD 讀取

六、一句話理解雷射

雷射是大量光子被同步複製後形成的高度整齊光束。

或者更直白地說：

雷射 = 完全同步的光。