你好，這里是百利留學(xué)聲，我是為你帶來100位諾獎(jiǎng)得主傳奇故事的Yoyo老師。截至目前，留學(xué)聲節(jié)目已經(jīng)為你帶來了七十位諾獎(jiǎng)得主的精彩人生，其中不乏許多物理學(xué)名家。但是你知道嗎？縱觀諾獎(jiǎng)百年歷史，與光學(xué)直接或間接相關(guān)的獲獎(jiǎng)成果就多達(dá)40余項(xiàng)，約占諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的40%。尤其是在1960年之后，幾乎所有與光學(xué)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)或多或少都與激光有關(guān)聯(lián)?？梢哉f，激光技術(shù)是人類在智能化社會(huì)生存和發(fā)展必不可少的工具之一。上至國防軍工、科學(xué)研究，下至醫(yī)療美容、日常生活，激光都儼然成為了現(xiàn)代生活最常用且最實(shí)用的技術(shù)手段。那么究竟是哪位天才研究出了激光技術(shù)呢？這就不得不提到我們今天節(jié)目的主人公——“激光之父”美國物理學(xué)家查爾斯·湯斯。 湯斯出生于南卡羅來納州的格林維爾市，他的父親是一位事業(yè)有成的律師，母親也是受過高等教育的女性。湯斯在家中的六個(gè)孩子里排行老四，父母重視子女的教育，從小就有意識(shí)地培養(yǎng)孩子們的各種興趣愛好。大學(xué)時(shí)期湯斯在家鄉(xiāng)的福爾曼大學(xué)度過了快樂的時(shí)光，之后在杜克大學(xué)取得了碩士學(xué)位。1939年，湯斯在加利福尼亞理工學(xué)院獲得了博士學(xué)位。之后二戰(zhàn)爆發(fā)，湯斯在貝爾實(shí)驗(yàn)室從事雷達(dá)投彈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。這份經(jīng)歷也為他之后的研究奠定了基礎(chǔ)。 1948年，湯斯在友人的建議下前往哥倫比亞大學(xué)，就在善于創(chuàng)造奇跡的紐約市，湯斯也取得了自己事業(yè)上的碩果。湯斯的研究領(lǐng)域與雷達(dá)相關(guān)，雷達(dá)技術(shù)涉及到微波的發(fā)射和接收，而微波是指頻譜介于紅外和無線電波之間的電磁波。在哥倫比亞大學(xué)，湯斯孜孜不倦地致力于這個(gè)課題研究，希望研發(fā)出一種能產(chǎn)生高強(qiáng)度微波的器件。通常的器件只能產(chǎn)生波長較長的無線電波，若打算用這種器件來產(chǎn)生微波，器件結(jié)構(gòu)的尺寸就必須極小，這在當(dāng)時(shí)聽起來幾乎是一件天方夜譚的事情。 頗具傳奇色彩的是，1951年的一個(gè)清晨，湯斯正在公園的長椅上坐著等待供應(yīng)早餐的餐廳開門。突然湯斯靈光一現(xiàn)——如果用分子取代電子線路，不是就可以得到波長足夠小的微波嗎？分子具有各種不同的振動(dòng)形式，有些分子例如氨的振動(dòng)就正好和微波波段范圍的輻射相同，關(guān)鍵在于如何將這些振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛?。湯斯設(shè)想通過熱或電的方法，把能量泵入氨分子中，使它們處于被“激發(fā)”的狀態(tài)。然后再把激發(fā)的氨分子置于和氨分子固有頻率相同的微波束中，一個(gè)單獨(dú)的氨分子就會(huì)受到這一微波束的作用，以同樣波長的數(shù)波形式釋放出它的能量。這個(gè)微弱的入射微波束會(huì)在氨分子間產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，形成一個(gè)很強(qiáng)的微波束，最初用來激發(fā)分子的能量就會(huì)全部轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N特殊的輻射，這個(gè)過程被稱為“受激輻射的微波放大”。這一切的思考都成型于公園的長凳上，并且和電影情節(jié)一樣，湯斯當(dāng)時(shí)是把一些思考的要點(diǎn)隨意記錄在一個(gè)用過的信封的反面。于是就在一個(gè)不足為奇的清晨，一項(xiàng)偉大的成就誕生在一個(gè)普通的信封上。 1953年底，湯斯和他的學(xué)生阿瑟·肖洛終于制成了能實(shí)現(xiàn)湯斯構(gòu)想中的實(shí)驗(yàn)裝置，產(chǎn)生了所需的微波束。也正是這項(xiàng)學(xué)術(shù)成果讓湯斯獲得了1964年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，同時(shí)獲獎(jiǎng)的還有普科和巴索夫，他們也獨(dú)立地完成了這方面的理論工作。湯斯還專門為此著書立傳，寫了一本名為《激光如何偶然發(fā)現(xiàn)：一名科學(xué)家的探險(xiǎn)歷程》的自傳。那么明天的留學(xué)聲節(jié)目我將繼續(xù)為你帶來湯斯與激光的故事，感謝你的聆聽，我們明天見！