| 词条 | 微波激射理论 |
| 释义 | 汤斯，查尔斯·哈德。1950年提出微波激射理论，并因此项工作于1964年获诺贝尔奖。他促进了微波天文学和红外天文学的发展，领导加利福尼亚大学伯克分校的一个科研小组在1968折发现了第一批星际空间的多原子分子——水和氨。 微波激射与激光的诞生激光如今已无处不在 ，从超市收款机、CD播放器到眼科诊所，到处都可以发现它的身影。1954和1955年出版的《物理评论》首次对激光进行了介绍。激光由微波激射器（maser，也译作：脉塞）发展而来，而微波激射器（maser——“microwave amplification by stimulated emission of radiation”，受激辐射引起的微波放大的英文首字母缩写）的产生，正是基于爱因斯坦约40年前（1916年）极具先见的理论。然而，从理论到应用的道路绝非一帆风顺，科学家们融合了诸多学科的研究成果，才将这些理论上看来十分简单的装置真正展现在人们的眼前。 微波激射理论二战后，雷达科学家与物理学家合作，希望寻找到在厘米波段范围内产生电磁辐射的方法。物理学家希望利用该技术来研究分子结构。研究发现，当分子中的原子键在不大相同的构形间发生振动时，原子键通常会吸收或放出厘米或毫米波段的辐射。 但是雷达中的真空管和相关装置无法产生亚厘米波段的辐射。20世纪50年代初，正在纽约哥伦比亚大学工作的查尔斯-汤斯（Charles Townes）突然想到，只要能使大量分子同时发射，分子本身就可以成为绝佳的发射器。汤斯早期对微波波谱的研究帮助了他后来的工作。 微波激射理论早在1916年，爱因斯坦就从理论上预言了受激辐射的存在——即一定频率的电磁波可以“刺激”受激原子或分子，使之跃迁到低能级并产生更强的电磁辐射。1947年，哥大的威利斯-兰姆（Willis Lamb）和罗伯特-卢瑟福（Robert Retherford）就利用受激辐射来放大氢分子产生的辐射，以更精确地测量特定分子跃迁的频率。 汤斯对微波技术十分熟悉，很快想到了实现受激辐射的办法。他设想将腔体内大量受激分子以合适的尺寸聚集，一些分子放出的射线反射回来与其它分子相互作用，这样就使得受激辐射不断增强，通过腔体与分子之间形成的反馈机制将信号急剧地放大。 汤斯和同事在1954年制成了世界上第一台微波激射器（maser）。他们将一束受激的氨分子射入谐振腔内，由于腔内分子辐射产生受激分子，而受激分子进一步增强辐射，并提供源源不断的受激分子，因而辐射得以自持。第一台微波激射器只产生厘米尺度的辐射，所以功率很小，仅为十毫微瓦左右（10-8W）。但值得注意的是，在发射谱上其辐射能量呈现为极细锐的谱线，这也就意味着辐射的频率十分单一，仅含一个波长而没有其余波长的干扰（单色性好）。 微波激射理论不少理论物理学家曾认为汤斯设想的装置根本无法实现。可它的的确确实现了！于是研究者纷纷仿效制造，并开始在原来基础上加以改进。1958年，汤斯和新泽西州贝尔实验室的阿瑟-肖洛（Arthur Schawlow）曾计划制造一种在红外和可见光区工作的激射器，但直到1960年第一台光激射器才真正问世——这也就是我们所说的激光(laser)。汤斯也因其在微波激射器和激光领域的贡献分享了1964年诺贝尔物理奖。 由于不同团体对专利权的争夺，激光的发展还遇上过不少官司。麻省理工的伯纳德-伯克曾在哥大见到过第一台微波激射器，他的话颇令人深思：“汤斯无意将它保密，相反，它向未来的研究者敞开了欢迎之门。” |
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