受激輻射，即處於激發態的發光原子在外來輻射場的作用下，向低能態或基態躍遷時，輻射光子的現象。此時，外來輻射的能量必須恰好是原子兩能級的能量差。受激輻射發出的光子和外來光子的頻率、位相、傳播方向以及偏振狀態全相同。受激輻射是產生雷射的必要條件。
受激發射（英語：Stimulated emission）是雷射的主要光源。受激發射的光放大（英語：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）縮寫就是“LASER”。受激發射概念是由阿爾伯特·愛因斯坦在他1917年發表的論文《關於輻射的量子理論》中提出的；大約10年後，英國著名物理學家、劍橋大學教授保羅·狄拉克首次實驗證明受激發射的存在。
基本介紹
- 中文名：受激輻射
- 外文名：stimulated radiation
- 性質：輻射
- 屬性：受激
- 研究範疇：量子光學、量子電動力學
- 套用：產生雷射的必要條件
簡介,背景資料,套用,
簡介
若處於高能級上的原子，受到能量為hν12= E2-E1的外來光子的激勵，由高能級受迫躍遷到低能級，同時輻射出一個與激勵光子全同的光子。該過程則稱之為受激輻射。
說明受激發射之前需先了解原子的能階之概念，其中發出光最重要的就是所謂躍遷。
- 原子結構
- 原子基本上由原子核、電子組成。若有外來能量使電子與原子核的距離增大，則內能增加；反之減少。
原子能階
- 波爾假說：原子存在某些定態，在這些定態時不發出也不吸收電磁輻射，原子定態能量只能採取某些分立值E1、E2等，這些定態能量的值稱為能階。
- 電子通過能階躍遷可以改變其軌道，離原子核較遠的軌道具有較高的能階。當電子從離原子核較遠的軌道（高能階）躍遷到離原子核較近的軌道（低能階）上時將會發射出光子。反之，吸收光子或聲子，可使電子自較低能階軌道躍遷到較高能階的軌道。每個躍遷對應一個特定的能量和波長。
與躍遷對應的高能階能量E2和低能階能量E1 滿足關係式
- 上式中 c指真空中的光速，λ為波長，ν為頻率，h為普朗克常數。
背景資料
它基於偉大的科學家愛因斯坦在1916年提出了的一套全新的理論。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到（躍遷）到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡稱雷射。雷射主要有四大特性：雷射高亮度、高方向性、高單色性和高相干性（單色性與相干性意義相同）。
套用
雷射武器是一種利用定向發射的雷射束直接毀傷目標或使之失效的定向能武器。根據作戰用途的不同，雷射武器可分為戰術雷射武器和戰略雷射武器兩大類。武器系統主要由雷射器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成，時下通常採用的雷射器有化學雷射器、固體雷射器、CO2雷射器等。雷射武器具有攻擊速度快、轉向靈活、可實現精確打擊、不受電磁干擾等優點，但也存在易受天氣和環境影響等弱點。雷射武器已有30多年的發展歷史，其關鍵技術也已取得突破，美國、俄羅斯、法國、以色列等國都成功進行了各種雷射打靶試驗。時下低能雷射武器已經投入使用，主要用於干擾和致盲較近距離的光電感測器，以及攻擊人眼和一些增強型觀測設備；高能雷射武器主要採用化學雷射器，按照現有的水平，今後5～10年內可望在地面和空中平台上部署使用，用於戰術防空、戰區反導和反衛星作戰等。
受激輻射的概念：當原子處於激發態E2時，如果恰好有能量（E2-E1）的光子射來，在入射光子的影響下，原子會發出一個同樣的光子而躍遷到低能級E1上去，這種輻射叫做受激輻射。
正常情況下，大多數粒子處於基態，要使這些粒子產生輻射作用，必須把處於基態的粒子激發到高能階上去。由於原子內部結構不同，相同的外界條件使原子從基態激發到各高能階的機率不同。通常把原子、分子或離子激發到某一能階上的可能性稱為這一能階的“激發機率”。
理論研究表明，光的發射過程分為兩種，一種是在沒有外來光子的情況下，處於高能階E2的一個原子自發地向低能階E1躍遷，並發射一個能量為E2-E1的光子，這種過程稱為“自發躍遷”；由原子自發躍遷發出的光波稱為自發發射。
另一種發射過程是處於高能階E2上的原子，在頻率為ν的輻射場作用下，躍遷至低能階E1並輻射一個能量為的光子，這種過程稱為受激發射躍遷；受激發射躍遷發出的光波，稱為受激發射。
受激發射與自發發射最重要的區別在於干涉性。自發發射是原子在不受外界輻射場控制情況下的自發過程，大量原子的自發輻射場的相位是不干涉的，輻射場的傳播方向和偏振態也是無規分布，而受激發射是在外界輻射場控制下的發光過程。因此，受激輻射場的頻率、相位、傳播方向和偏振態與外界輻射場完全相同。雷射就是一種受激發射的干涉光。
