介绍:
你好，这里是百利留学声，我是为你带来100位诺奖得主传奇故事的Yoyo老师。截至目前，留学声节目已经为你带来了七十位诺奖得主的精彩人生，其中不乏许多物理学名家。但是你知道吗？纵观诺奖百年历史，与光学直接或间接相关的获奖成果就多达40余项，约占诺贝尔物理学奖的40%。尤其是在1960年之后，几乎所有与光学相关的诺贝尔奖或多或少都与激光有关联。可以说，激光技术是人类在智能化社会生存和发展必不可少的工具之一。上至国防军工、科学研究，下至医疗美容、日常生活，激光都俨然成为了现代生活最常用且最实用的技术手段。那么究竟是哪位天才研究出了激光技术呢？这就不得不提到我们今天节目的主人公——“激光之父”美国物理学家查尔斯·汤斯。
汤斯出生于南卡罗来纳州的格林维尔市，他的父亲是一位事业有成的律师，母亲也是受过高等教育的女性。汤斯在家中的六个孩子里排行老四，父母重视子女的教育，从小就有意识地培养孩子们的各种兴趣爱好。大学时期汤斯在家乡的福尔曼大学度过了快乐的时光，之后在杜克大学取得了硕士学位。1939年，汤斯在加利福尼亚理工学院获得了博士学位。之后二战爆发，汤斯在贝尔实验室从事雷达投弹系统的设计工作。这份经历也为他之后的研究奠定了基础。
1948年，汤斯在友人的建议下前往哥伦比亚大学，就在善于创造奇迹的纽约市，汤斯也取得了自己事业上的硕果。汤斯的研究领域与雷达相关，雷达技术涉及到微波的发射和接收，而微波是指频谱介于红外和无线电波之间的电磁波。在哥伦比亚大学，汤斯孜孜不倦地致力于这个课题研究，希望研发出一种能产生高强度微波的器件。通常的器件只能产生波长较长的无线电波，若打算用这种器件来产生微波，器件结构的尺寸就必须极小，这在当时听起来几乎是一件天方夜谭的事情。
颇具传奇色彩的是，1951年的一个清晨，汤斯正在公园的长椅上坐着等待供应早餐的餐厅开门。突然汤斯灵光一现——如果用分子取代电子线路，不是就可以得到波长足够小的微波吗？分子具有各种不同的振动形式，有些分子例如氨的振动就正好和微波波段范围的辐射相同，关键在于如何将这些振动转变为辐射。汤斯设想通过热或电的方法，把能量泵入氨分子中，使它们处于被“激发”的状态。然后再把激发的氨分子置于和氨分子固有频率相同的微波束中，一个单独的氨分子就会受到这一微波束的作用，以同样波长的数波形式释放出它的能量。这个微弱的入射微波束会在氨分子间产生雪崩效应，形成一个很强的微波束，最初用来激发分子的能量就会全部转变为一种特殊的辐射，这个过程被称为“受激辐射的微波放大”。这一切的思考都成型于公园的长凳上，并且和电影情节一样，汤斯当时是把一些思考的要点随意记录在一个用过的信封的反面。于是就在一个不足为奇的清晨，一项伟大的成就诞生在一个普通的信封上。
1953年底，汤斯和他的学生阿瑟·肖洛终于制成了能实现汤斯构想中的实验装置，产生了所需的微波束。也正是这项学术成果让汤斯获得了1964年诺贝尔物理学奖，同时获奖的还有普科和巴索夫，他们也独立地完成了这方面的理论工作。汤斯还专门为此著书立传，写了一本名为《激光如何偶然发现：一名科学家的探险历程》的自传。那么明天的留学声节目我将继续为你带来汤斯与激光的故事，感谢你的聆听，我们明天见！
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