بررسي ماهيت نور و ارتباط آن با  پديده ليزر 
فصل اول
1-1- ماهيت نور
يوناني ها اولين کساني هستند که کوشيدند طبيعت نور و چگونگي ديدن را توضيح دهند، بعد از آن، ظهور علوم تجربي دو نظريه مترادف را به ارمغان آورد. يکي از آنها نطريه ذره‌اي نيوتن بود که نور را متشکل از باريکه‌اي از ذرات دانسته که اين ذرات تابع قوانين حرکت مي‌باشند. نظريه ديگر نظريه موجي هوک و هويگنس است که طبيعت موجي را براي نور پيشنهاد  کردند. پذيرش هر نظريه مستلزم توجيه پديده‌هاي نور مانند انعکاس، تداخل ، شکست، پراش، فتوالکتريک، جذب و گسيل و … مي‌باشد و هر نظريه قادر است بعضي از پديده هاي ذکر شده را توجيه کند براي مثال پديده تداخل اولين بار توسط يانگ در سال 1801 ارائه شد که فقط با در نظر گرفتن نظريه موجي قابل توضيح است. پديده پراش با توجه به اصل هويگنس و ايجاد موجک‌هاي ثانوي فقط بر اساس نظريه موجي قابل توجيه است که ايشان پيشنهاد  کرد که پلاريزاسيون نور فقط به دليل عرضي بودن امواج نور اتفاق مي‌افتد و از اين رو نتيجه مي شود که ارتعاشات امواج نور بر امتداد انتشار آنها عمود است برخلاف امواج صوتي که به صورت طولي بوده و امتداد ارتعاش ذرات محيط در امتداد انتشار امواج صوتي است. با پيشرفت علم و فهم بيشتر طبيعت نور، ماکسول در سال 1864 به اين نتيجه رسيد که نور به مانند امواج الکترومغناطيس است که داراي سرعت ، فرکانس  و طول موج  مي‌باشد. امروزه براي ما کاملا ثابت شده که امواج نور از دو مولفه ميدان الکتريکي و مغناطيسي عمود بر هم تشکيل شده اند و  جهت انتشار امواج عمود بر امتداد ارتعاش اين دو است.
در جدول 1-1 انواع امواج الکترومغناطيس و مشخصات آنها آورده شده است . گستره امواج مشخص شده در جدول شامل نواحي مختلفي است که مرز مشخصي براي آنها وجود ندارد.
در سال 1887 هرتز موفق به توليد امواج الکترومغناطيس نامرئي شد. امروزه ما امواج الکترومغناطيس با فرکانس‌هاي بين  را مي‌شناسيم.
اما پديده‌هاي همچون فتوالکترويک، جذب و گسيل، توسط نظريه موجي نور قابل توجيه نيست.
در پديده فتوالکتريک تابش نور برخورد کننده به سطح فلز الکترون‌هاي آزاد مي‌کند، رها شدن الکترون وقتي اتفاق مي‌افتد که فرکانس پرتو تابش به حد کافي بالا باشد براي مثال در حالي که نور بسيار قوي قرمز قادر به ايجاد فوتوالکترون نيست نور آبي با شدت کم قادر به توليد فوتوالکترون است.
چرا که انرژي  جنبشي کافي دارد. بر اساس نظريه ذره‌اي نور در سال 1905 انيشتين به سادگي پديده فتوالکتريک را  توجيه کرد. ايشان نور برخورد کننده را متشکل از بسته هاي کوچک انرژي يا ذراتي به نام فوتون در نظر گرفت که انرژي هر فوتون متناسب با فرکانس آن است. E=hv که h ثابت پلانک و v فرکانس مي‌باشد فوتون برخورد کننده مي‌تواند انرژي خود را به يک الکترون بدهد و بر نيروي فتوالکتريک نيست، نه مي‌تواند علت عدم توليد فوتوالکترون ها را وقتي نور قرمز با شدت زياد به کار برده مي‌شود توضيح دهد و نه گسيل خود به خودي الکترون‌ها وقتي که چشمه مناسب نور به کار گرفته مي‌شود. بنابراين به نظر مي‌رسد هر دو نظريه رقيب در مورد نور ، نه تنها مخالف هم نبوده بلکه مکمل يکديگر  مي‌باشند و ما بايستي هر دوي آنها را بپذيريم، ماداميکه نور ، با نور برهم کنش انجام مي‌دهد مانند پديده تداخل نور ما نظريه موجي نور را در نظر مي‌گيريم و وقتي که نور با ماده برهم کنش دارد مانند پديده فوتوالکتريک ما نظريه ذره‌اي نور را به کار مي‌بريم، اين وضعيت به آنچه که طبيعت دو گانه تابش ناميده مي‌شود منجر مي‌گردد.