میزر
مِیزر دستگاهی است که امواج الکترومغناطیسی منسجم را از طریق تقویت ناشی از انتشارِ تحریک شده تولید می‌کند. از لحاظ تاریخی، این واژه از مخفف «microwave amplification by stimulated emission of radiation» (تقویت میکرو ویو به وسیله گسیل اشعه تحریک شده) مشتق شده‌است، هرچند که میزرهای نوین در بخش وسیعی از طیف الکترومغناطیسی منتشر می‌شوند. همانطور که Townes خاطرنشان ساخته‌است، این امر منجر شده که عده‌ای «میکرو ویو» را از لحاظ مخفف با «مولکولی» جایگزین کنند. زمانی که نوسانگرهای منسجم نوری برای اولین بار به وجود آمدند، میزر نوری نامیده شدند، اما بعدها تحت عنوان لیزر نام گرفتند.
از لحاظ تئوری، با تأمل بر اصولی که قبلاً در کنفرانس انجمن مهندسین رادیویی در ماه ژوئن ۱۹۵۲ مورد بحث جوزف وِبر قرار گرفت، اصل میزر توسط Nikolay Basov و Alexander Prokhorov عضو انجمن فیزیک Lebedev در کنفرانسی که در رابطه با طیف‌نمای رادیویی توسط انجمن علوم اتحاد جماهیر شوروی در ماه مه ۱۹۵۲ برگزار شد شرح داده شد. آن‌ها سپس نتایج خود را در اکتبر ۱۹۵۴ منتشر نمودند. Charles H. Townes, J.P. Gordon و H.J. Zeiger به‌طور جداگانه اولین میزر را در سال ۱۹۵۳ در"دانشگاه کلمبیاً ساختند.
این دستگاه از انتشار تحریک شده در طیفی از مولکول‌های آمونیاک تقویت شده به منظور تقویت میکروویوها در فرکانس ۲۴ گیگاهرتز استفاده می‌کرد. Townes بعدها برای توصیف اصل میزر نوری یا لیزر، که «تئودور اچ مِیمن» برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ آن را شرح داد، با «آرتور اِل شالو» همکاری کرد. در سال ۱۹۶۴ برای تحقیق در این زمینه بهTownes، Basov و Prokhorov جایزه نوبل فیزیک اعطاء شد.
میزر مبتنی بر اصل انتشار تحریک شده که در سال ۱۹۱۷ توسط آلبرت اینشتین پیشنهاد شد، است. هنگامی که اتم‌ها در وضعیت انرژی محرک قرار داده می‌شوند، می‌توانند تشعشع را در فرکانس مناسب تقویت کنند. با قرار دادن چنین واسطه تقویت‌کننده‌ای در یک حفره طنین‌دار، بازخوردی ایجاد می‌شود که می‌تواند اشعه منسجم تولید کند.
برخی از انواع میزرهای متداول
میزرها به عنوان مرجع فرکانسِ با دقت بالا به کار برده می‌شوند. این «استانداردهای فرکانس اتمی» شکلی از ساعت اتمی می‌باشند. آن‌ها همچنین به عنوان تقویت‌کننده در تلسکوپ‌های رادیویی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
امروزه میزر هیدروژنی مهم‌ترین نوع میزراست که در حال حاضر به عنوان یک استاندارد فرکانس اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میزرهمراه با سایر انواع ساعت اتمی، «Temps Atomique International » یا TAL را تشکیل می‌دهد. این مقیاسِ زمان بین‌المللی است که توسط اداره بین‌المللی Des Poids Et Mesures یا BIPM هماهنگ می‌شود.
نورمن رمزی و همکارانش اولین کسانی بودند که اولین بار این دستگاه را شناسایی کردند. میزرهای امروزی شبیه طرح اصلی هستند. نوسان‌گر میزر بر انتشار تحریک شده بین دو سطح فوق ظریف هیدروژن اتمی تکیه دارد. شرح مختصری از نحوه عملکرد آن در زیر آمده‌است:
انتشار میکروویوهای تحریک شده و موج رادیویی در نجوم مشاهده می‌گردد و معمولاً «masing» نامیده می‌شود، حتی در فقدان بازخورد طنین‌دار که برای یک میزر واقعی مورد نیاز است. از لحاظ فنی این نوع انتشار تحریک شده انتشار فوق متشعشع (Superradiant emission) نامیده می‌شود و تقریباً به Lasing و masing وابسته است. چنین انتشاری از مولکولهایی مانند مولکول‌های آب (H۲O)، رادیکال‌های هیدروکسیل (OH)، متانول (CH۳OH)، فرم آلدیید (CH۲O) و مونوکسید سیلیکون (SiO) مشاهده می‌شود.
انتشار تحریک شده شبه میزر در طبیعت در محیط میان‌ستاره‌ای نیز اتفاق می‌افتد. مولکول‌های آب در نواحی‌ای که ستاره شکل می‌گیرد می‌توانند متحمل وارونگی جمعیت می‌شوند و در GHz ۲۲ اشعه منتشر می‌کنند و درخشان‌ترین خط طیفی را در عالم رادیو ایجاد می‌کنند. برخی از میزرهای آب از حالت نوسانی در GHz۹۶ اشعه منتشر می‌کنند.
مفهوم اصطلاح میزر از زمان معرفی آن تاکنون تغییر یافته‌است. در ابتدا این واژه به‌طور کلی به عنوان «microwave amplification by stimulated emission of radiation» (تقویت میکرو ویو به وسیله گسیل اشعه تحریک شده) مسلم فرض می‌شد، که توصیف‌کننده دستگاههایی است که در ناحیه میکروویو طیف الکترومغناطیسی منتشر می‌شوند. اصل انتشار فعال شده تاکنون به دستگاه‌ها و فرکانس‌های بیشتری بسط یافته‌است و بنابراین واژه اصلی گاهی اوقات، به گفته Charles H. Townes، به تقویت مولکولی به وسیله گسیل اشعه تحریک شده تعدیل می‌گردد. برخی ادعا کرده‌اند که تلاش‌های Townes به منظور عمومیت بخشیدن به این واژه به این شیوه اصولاً موجب اشتیاق برای افزایش اهمیت اختراع او و شهرت وی در انجمن علمی شده بود.
زمانی که لیزر به وجود آمد، Townes و Schawlow و سایر همکاران آن‌ها در آزمایشگاه Bell Labs کاربرد واژه میزر نوری را الزامی‌کردند اما این واژه عمدتاً به طرفداری از لیزر، که توسط رقیب آن‌ها Gordon Gould ابداع شده بود، کنار گذاشته شد. در کاربرد نوین، دستگاههایی که در ناحیه میکروویو و زیر آن گسیل می‌شوند، صرفنظر از اینکه میکروویو یا سایر فرکانس‌ها را منتشر کنند، معمولاً میزر نامیده می‌شوند.
Gould در اصل نام‌های متمایزی برای ابزاری که در هر بخش از طیف منتشر می‌شوند پیشنهاد کرد که عبارت‌اند از: گرِیزِر (لیزر اشعه گاما)، زِیزِر (لیزر اشعه ایکس)، یووِیزر (لیزر اشعه فرابنفش)، لیزر (لیزرهای مرئی)، ایرِیزر (لیزرهای مادون قرمز)، میزر (میزرهای میکروویو) و رِیزر (میزرهای RF). ما با اکثر این اصطلاحات هرگز برخورد نکرده‌ایم اما اکنون همه آن‌ها به استثنای میزر و لیزر منسوخ شده‌اند.
میزرها در داستان‌ها و فیلم‌های علمی-تخیلی اغلب به صورت اسلحه ظاهر می‌شوند. ویژگی‌های آن‌ها اغلب با ویژگی‌های میزرهای واقعی تفاوت دارد اما جای تردید است که آیا می‌توان چنین اسلحه‌های میزری کاربردی‌ای ساخت. برخی از جلوه‌های علمی-تخیلی قابل توجه میزرها: