一、激光理论基础

1927年10月第五届索尔维会议在比利时首都布鲁塞尔召开，当时世界上最著名的科学家齐集一堂，会议主题为“电子和光子”，讨论重新阐明的量子理论。参加这次会议的29人中有17人成为诺贝尔奖获得者。

1900年，马克斯·普朗克（Max Planck，1918年获诺贝尔物理学奖）在解释黑体辐射问题时第一次提出了“量子”的概念，不但对光学产生冲击，同时也带来了原子物理的大发展。

1911年，英国物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford，1908年获诺贝尔化学奖）提出了原子模型。他认为原子结构像是一个小小的太阳系，中间是原子核，电子分布在原子核周围。原子核带正电，电子带负电，电子围绕原子核不停地旋转。

1912年卢瑟福的学生，27岁的丹麦物理学家玻尔（Niels Henrik David Bohr，1922年获诺贝尔物理学奖）将普朗克的量子概念，与卢瑟福原子模型结合，提出核外电子分层排布的原子结构模型。1913年，玻尔提出了原子定态、量子跃迁等重要概念。他将原子中的电子运动轨道量子化，假设电子只能在特定轨道绕原子核运动，而无法在轨道之间的空白地带自由游荡。不同轨道的电子有不同的动能、势能，这些能量值叫作能级。在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，既不辐射也不吸收能量（电磁波），原子结构处于稳定状态。这种定态叫作基态。当原子受到外界能量（如热能、电能或光能）激发时，其最外层的电子吸收一定频率的电磁波（吸收光子）而跃迁到较高的能级上，此时原子处于激发状态。这种激发态是不稳定的，在极短的时间内（10～8秒），原子便释放一定频率的电磁波（高能级的电子释放光子，回到低能级），恢复到基态。原子吸收和释放的能量，必须正好等于电子两个能级的差。这种能量也就是电磁波的频率，即光的波长。不同原子从激发态还原成基态所释放的能量不同，因此也就形成了原子光谱。(https://www.daowen.com)

1916年，爱因斯坦（Albert Einstein，1921年获诺贝尔物理奖）发表《关于辐射的量子理论》。他在玻尔的基础上，提出了“自发和受激辐射”理论，在这篇论文中，爱因斯坦将光的吸收和发射，区分为三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。这一理论指在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跃迁到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫作“受激辐射的光放大”，简称激光。而这正是激光理论的物理学基础，因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。

1960年，美国科学家梅曼（Theodore Harold Maiman）制造了世界上第一台激光器——红宝石激光器，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。

1961年，激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤，将激光引入到了医疗，从而开辟了一个全新的广阔领域——激光医学！