1915年7月28日美国“激光之父”、诺奖得主查尔斯·哈德·汤斯诞辰

1915年7月28日美国“激光之父”、诺奖得主查尔斯·哈德·汤斯诞辰
2021年09月16日 13:59 文史学堂_

文史公曰:加利福尼亚理工学院博士;在贝尔实验室从事雷达投弹系统的设计工作;汤斯基于爱因斯坦的理论,以最全面的方式孜孜不倦地致力于微波课题,成功研制出第一台微波激射放大器, 产生这种不发散的强光——激光。他们发表了重要论文,提出了“激光原理”。

查尔斯·哈德·汤斯1915年出生于南卡罗来纳州格林维尔。 汤斯是一位律师的独生子。

1935年毕业于故乡的福曼大学。

他在杜克大学获得硕士学位,然后去西部深造。

1939年在加利福尼亚理工学院获得博士学位。

在第二次世界大战期间以及战后的几年中,他在贝尔实验室从事雷达投弹系统的设计工作。

1948年他遇到拉比。拉比建议他去哥伦比亚大学,遂进入哥伦亚大学物理系。

1950年起在那里就任正教授。

1951年,汤斯基于爱因斯坦的理论,正式展开有关激光的研究工作。

1951年的一个早晨,汤斯坐在华盛顿市一个公园的长凳上等待饭店开门,以便去进早餐。这时他突然想到,如果用分子,而不用电子线路,不是就可以得到波长足够小的无线电波吗?分子具有各种不同的振动形式,有些人发子的振动正好和微波波段范围的辐射相同。

问题是如何将这些振动转变为辐射。就氨分子来说,在适当的条件下,它每秒振动24,000,000,000次,因此有可能发射波长为1.25厘米的微波。

他设想通过热或电的方法,把能量泵入氨分子中,使它们处于“激发“状态。然后,再设想使这些受激的分子处于具有和氨分子的固有频率相同的微波束中---这个微波束的能量可以是很微弱的。一个单独的氨分子就会受到到这一微波束的作用,以同样波长的数波形式放出它的能量,这一能量双继而作用于另一个氨分子,使它也放出能量。这个很微弱的入射微波束相当于起立脚点对一场雪崩的促发作用,最后就会产生一个很强的微波束。

最初用来激发分子的能量就全部转变为一种特殊的辐射。汤斯在公园的长凳上思考了所有这一切,并把一些要点记录在一只用过的信封的反面。

1953年,汤斯在担任哥伦比亚大学教授时,致力于物理学研究。

1953年12月,汤斯与他的学生阿瑟·肖洛终于制成了按上述原理工作的的一个装置,第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。即是激光的前身。这个过程被称为“受激辐射的微波放大”。按其英文的首字母缩写为M.A.S.E.R,莱塞,莱塞又称激光。

1958年,汤斯和肖洛发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。

根据这一现象,他们提出了“激光原理”,即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生这种不发散的强光——激光。

1958年,汤斯与肖洛综合了微波激射器和光谱学两个领域的知识,合写了一篇关于激光的论文,刊登在美国 《物理学评论》 上。这篇论文指出了实现受激辐射的可能性,给出了满足受激辐射的条件,使科学家们茅塞顿开,从此掀起了激光研究的热潮。打破了1917年以来该领域41年的沉寂,翻开了激光研究的新篇章。

他们是公认的激光发明者。人们还把汤斯、肖洛、等人共称为“激光之父”。

受他们理论的启发,1960年梅曼首先制成了这样的器件---用一根红宝石棒产生间断的红光脉冲。这种光是相干的,也就是传播时不会漫散开,几乎始终保持成一窄束光。即使将这样的光束射到二十多万英里之外的月球上,光点也只扩展到一、二英里的范围。它的能量耗损也很小。

1960年5月16日,美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家西奥多·梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光,这是人类有史以来获得的第一束激光,梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。

查尔斯·哈德·汤斯在激光研究的成就使汤斯与另外两位前苏联科学家于1964年共同获得诺贝尔物理学奖。他们也独立地完成了这方面的理论工作。

1981年肖洛和尼古拉斯·布隆伯根,凯·西格巴恩一起获得了诺贝尔物理学奖。

2015年1月27日,查尔斯·哈德·汤斯辞世,享年99岁。

查尔斯·哈德·汤斯(1915年7月28日——2015年1月27日),生于南卡罗来纳州格林维尔。美国物理学家。

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