http://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/Articles/C/0/8/10/1/1414.htm
原子與分子的放射–雷射的發明
夏羅（左）和唐恩斯（右）（圖片來源：http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/）
小百科
雷射是 laser 的音譯，而 laser 是 light amplification by stimulated emission of radiation 的縮寫，它是一種激光放射的加強量子現象。雷射放射的是同頻率、單方向、共相（同調）並具有高能量的光線束。
雷射現象先在微波領域發現，即先有 maser 然後有 laser，maser 就是把 laser 字中的 light 改成 microwave。微波和光都是電磁波，微波的頻率是 1 ~ 100 GHz（1 GHz = 109 Hz），我們可以看見的光線頻率大約是微波的 1 千倍，光在真空中的波長是 400 ~ 700 nm。
發明者
雷射的發明者是美國的查利．唐恩斯（Charles H. Townes）和亞瑟．夏羅（Arthur L. Schawlow）。唐恩斯和蘇俄的理論物理學家巴穌夫（Nicolay G. Basov）及普赫洛夫（Aleksandr M. Prokhorov）因激光的研究而獲 1964 年諾貝爾物理獎。夏羅和布洛柏根（Nicolaas Bloembergen）因雷射光譜學的研究獲 1981 年諾貝爾物理獎，當年還有西班（Kai M. Siegbahn）因研究電子光譜學而分享當年的物理獎。
本文只報導唐恩斯和夏羅發明雷射的經過。唐恩斯是哥倫比亞大學物理系的教授，研究專長是微波光譜學。夏羅先在貝爾實驗室工作，後轉任史坦福大學物理系的教授。夏羅和唐恩斯有連襟的關係，他倆於 1959 年 6 月提出雷射的專利申請。
靈機一動
當初唐恩斯的研究並不是想發明雷射，他的研究範疇是分子的旋轉結構。分子旋轉的能量是在微波範圍，在實驗過程中，他發現在某種特殊情況下，微波會呈現激光放射的加強量子現象。
話說 1951 年春天，唐恩斯到華盛頓參加一個美國海軍研究署主辦的研討會。有一天，天都還沒亮的時候，他因一些研究的困惑而無法再入睡，就走出旅館到附近的公園透透風，在公園中的板凳坐下來。在那裡，黎明的晨光照落大地，他突然間看到一排排整齊盛開的杜鵑花。那幾天他一直在思考如何產生高能量的光波，他突然想起愛因斯坦在 1917 年提出的激發放射量子的理論，如果利用愛因斯坦的放射量子理論，誘發分子或原子做同步放射，說不定可以得到「百花齊放」的現象。
他就坐在板凳上，從口袋裡找到一個信封，在信封背面急快地寫下他的構想。開完會，回到哥倫比亞大學的實驗室，就開始設計以氨分子為研究對象，激發氨分子旋轉能位跳遷（在微波範圍），達成能階分布反轉，也就是高能位的量子態的分布比低能位的量子態高。再利用實驗的平面共鳴腔使這些激發量子在共鳴裝置中來回跑動，最後微波會呈現受激放射的加強量子現象，他就命名為 maser。
1958 年，唐恩斯和他的連襟夏羅更進一步由 maser 推理到 laser，他們在學刊上發表了一篇論文，並向學界挑釁，徵求實驗高手製造雷射。他們在 1959 年 6 月提出專利申請。1960 年 7 月，美國休斯航空公司的物理學家麥曼（Theodore H. Maiman）做出第 1 台紅寶石雷射。
說來也巧，1960 年 3 月另外一位物理學家高特（Gordon Gould）也提出雷射專利申請。雖然他沒有發表過有關雷射的論文，但他的實驗紀錄簿有詳細記載並經過公證。
廣泛用途
雷射幾乎是無所不在，普遍應用在化學、物理、天文、地理、生物、醫療、民生、娛樂等方面。
如超市的貨物條碼識辨器和價碼掃描器，準確又快速。又如 CD 和 DVD 的應用，把音響畫像數位化，這也推廣到資訊傳播方面，如電話、電腦、印刷等的應用。在醫療方面，如基因分析、腸鏡、外科手術、去黑斑的應用。在工程方面，如測量、結構模擬的應用。在軍事方面，如雷射武器、飛機追逐的應用。很難想像，如果沒有雷射的發明，我們的科技和日常生活會有多大的不便。
擊掌回響
當初唐恩斯的研究是單純的基礎學術研究，並沒有想發明雷射。他在那清晨時刻，看到排排盛開的花，又想起愛因斯坦的放射量子理論，才進行 maser 的實驗，繼而發展到雷射，爾後才有廣泛的應用。其實大學或研究機構的許多研究都是一種基礎學術研究，基礎學術研究是指沒有特定「應用」的研究，常常是為了滿足研究者的好奇心，但是後來卻帶來廣泛的應用，這些應用常出乎發明者的原先用意。
唐恩斯有聯想力，又有連襟夏羅的參與、討論和鼓勵，使雷射的研究順利達成，唐恩斯和夏羅能先後獲得諾貝爾物理獎，實在難能可貴。尤其夏羅是以雷射光譜學的研究得獎，那時候，他已經離開貝爾實驗室轉任史坦福大學物理系教授。
深度閱讀
雷射是 laser 的音譯，而 laser 是 light amplification by stimulated emission of radiation 的縮寫，它是一種激光放射的加強量子現象。雷射放射的是同頻率、單方向、共相（同調）並具有高能量的光線束。
雷射現象先在微波領域發現，即先有 maser 然後有 laser，maser 就是把 laser 字中的 light 改成 microwave。微波和光都是電磁波，微波的頻率是 1 ~ 100 GHz（1 GHz = 109 Hz），我們可以看見的光線頻率大約是微波的 1 千倍，光在真空中的波長是 400 ~ 700 nm。
發明者
雷射的發明者是美國的查利．唐恩斯（Charles H. Townes）和亞瑟．夏羅（Arthur L. Schawlow）。唐恩斯和蘇俄的理論物理學家巴穌夫（Nicolay G. Basov）及普赫洛夫（Aleksandr M. Prokhorov）因激光的研究而獲 1964 年諾貝爾物理獎。夏羅和布洛柏根（Nicolaas Bloembergen）因雷射光譜學的研究獲 1981 年諾貝爾物理獎，當年還有西班（Kai M. Siegbahn）因研究電子光譜學而分享當年的物理獎。
本文只報導唐恩斯和夏羅發明雷射的經過。唐恩斯是哥倫比亞大學物理系的教授，研究專長是微波光譜學。夏羅先在貝爾實驗室工作，後轉任史坦福大學物理系的教授。夏羅和唐恩斯有連襟的關係，他倆於 1959 年 6 月提出雷射的專利申請。
靈機一動
當初唐恩斯的研究並不是想發明雷射，他的研究範疇是分子的旋轉結構。分子旋轉的能量是在微波範圍，在實驗過程中，他發現在某種特殊情況下，微波會呈現激光放射的加強量子現象。
話說 1951 年春天，唐恩斯到華盛頓參加一個美國海軍研究署主辦的研討會。有一天，天都還沒亮的時候，他因一些研究的困惑而無法再入睡，就走出旅館到附近的公園透透風，在公園中的板凳坐下來。在那裡，黎明的晨光照落大地，他突然間看到一排排整齊盛開的杜鵑花。那幾天他一直在思考如何產生高能量的光波，他突然想起愛因斯坦在 1917 年提出的激發放射量子的理論，如果利用愛因斯坦的放射量子理論，誘發分子或原子做同步放射，說不定可以得到「百花齊放」的現象。
他就坐在板凳上，從口袋裡找到一個信封，在信封背面急快地寫下他的構想。開完會，回到哥倫比亞大學的實驗室，就開始設計以氨分子為研究對象，激發氨分子旋轉能位跳遷（在微波範圍），達成能階分布反轉，也就是高能位的量子態的分布比低能位的量子態高。再利用實驗的平面共鳴腔使這些激發量子在共鳴裝置中來回跑動，最後微波會呈現受激放射的加強量子現象，他就命名為 maser。
1958 年，唐恩斯和他的連襟夏羅更進一步由 maser 推理到 laser，他們在學刊上發表了一篇論文，並向學界挑釁，徵求實驗高手製造雷射。他們在 1959 年 6 月提出專利申請。1960 年 7 月，美國休斯航空公司的物理學家麥曼（Theodore H. Maiman）做出第 1 台紅寶石雷射。
說來也巧，1960 年 3 月另外一位物理學家高特（Gordon Gould）也提出雷射專利申請。雖然他沒有發表過有關雷射的論文，但他的實驗紀錄簿有詳細記載並經過公證。
廣泛用途
雷射幾乎是無所不在，普遍應用在化學、物理、天文、地理、生物、醫療、民生、娛樂等方面。
如超市的貨物條碼識辨器和價碼掃描器，準確又快速。又如 CD 和 DVD 的應用，把音響畫像數位化，這也推廣到資訊傳播方面，如電話、電腦、印刷等的應用。在醫療方面，如基因分析、腸鏡、外科手術、去黑斑的應用。在工程方面，如測量、結構模擬的應用。在軍事方面，如雷射武器、飛機追逐的應用。很難想像，如果沒有雷射的發明，我們的科技和日常生活會有多大的不便。
擊掌回響
當初唐恩斯的研究是單純的基礎學術研究，並沒有想發明雷射。他在那清晨時刻，看到排排盛開的花，又想起愛因斯坦的放射量子理論，才進行 maser 的實驗，繼而發展到雷射，爾後才有廣泛的應用。其實大學或研究機構的許多研究都是一種基礎學術研究，基礎學術研究是指沒有特定「應用」的研究，常常是為了滿足研究者的好奇心，但是後來卻帶來廣泛的應用，這些應用常出乎發明者的原先用意。
唐恩斯有聯想力，又有連襟夏羅的參與、討論和鼓勵，使雷射的研究順利達成，唐恩斯和夏羅能先後獲得諾貝爾物理獎，實在難能可貴。尤其夏羅是以雷射光譜學的研究得獎，那時候，他已經離開貝爾實驗室轉任史坦福大學物理系教授。
深度閱讀
- Ira Flatow (1993) They All Laughed... From Light Bulbs to Lasers: The Fascinating Stories Behind the Great Inventions That Have Changed Our Lives, pp.119-130, Harper-Perennial, New York.
- http://en.wikipedia.org/laser
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