感應輻射

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概率不同。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“激發概率”。

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，併發射一個能量為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輻射。

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，這種過程稱為感應輻射躍遷；感應輻射躍遷發出的光波，稱為感應輻射。 ^[1] 

感應輻射與自發輻射最重要的區別在於干涉性。自發輻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佈，而感應輻射是在外界輻射場控制下的發光過程。因此，感應輻射場的頻率、相位、傳播方向和偏振態與外界輻射場完全相同。激光就是一種感應輻射的干涉光。 ^[2] 

説明感應輻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。

波爾假説：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，γ為波長，ν為頻率，h為普朗克常數。 ^[3] 

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。這一理論是説在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分佈在不同的能級上，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“感應輻射的光放大”，簡稱激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高單色性和高相干性（單色性與相干性意義相同）。

時下激光已廣泛應用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、異孔、膏藥打孔、水松紙打孔、鋼板打孔、包裝印刷打孔等）、激光淬火、激光熱處理、激光打標、玻璃內雕、激光微調、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封裝、激光修復電路、激光佈線技術、激光清洗等。

經過30多年的發展，激光當下幾乎是無處不在，它已經被用在生活、科研的方方面面：激光針灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光測距儀、激光陀螺儀、激光鉛直儀、激光手術刀、激光炸彈、激光雷達、激光槍、激光炮等等。在不久的將來，激光肯定會有更廣泛的應用。

激光武器是一種利用定向發射的激光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，激光武器可分為戰術激光武器和戰略激光武器兩大類。武器系統主要由激光器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成，時下通常採用的激光器有化學激光器、固體激光器、CO₂激光器等。激光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。激光武器已有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激光打靶試驗。時下低能激光武器已經投入使用，主要用於干擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和一些增強型觀測設備；高能激光武器主要採用化學激光器，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、戰區反導和反衞星作戰等。