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神奇的激光

发布时间:2009-08-27

  激光素有神奇之光的称号,英文名laser,是英文“受激辐射光放大”的英文单词首字母缩写,这个英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。激光是20世纪以来,继原子能、计算机和半导体之后人类又一对社会和生活产生深远影响的重大发明。其实只要你稍加注意就会发觉激光存在于大家生活的身边:激光影碟机已经走进了千家万户;激光光纤传递的信号使人们可以与远在千里之外的亲人煲电话粥;激光手术使千千万万的近视眼患者解除了眼睛的累赘。

  那么这神奇的激光是怎么产生的呢?简单来说就是激光材料接受了外来的光辐射吸取了能量,其自身的微观粒子发生了能级跃迁,这一能级跃迁过程就以发光的形式表现出来,形成了激光。产生激光的装置就叫做激光器。其实激光原理早在1916年就被伟大的物理学家爱因斯坦所发现,但是直到1960年才由年轻的美国物理学家梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器(见图),而它也标志着激光技术的正式诞生。

 

  1960年梅曼研制成功世界上第一台可实际应用的红宝石激光器

  让大家来看一下这神奇的激光是怎么神奇的呢?

  一、 定向发光。普通光源是面向四面八方发光,而激光天生就朝一个方向出射,激光束的发散度极小,大约只有0.001弧度,接近平行。若使用激光照射月球,地球与月球的距离是38万公里,而激光在月球表面的光斑不到2公里。

  二、 亮度极高。 在激光发明前,人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高,与太阳的亮度不相上下,而红宝石激光器的激光亮度,能超过氙灯的几百亿倍。

  三、 颜色极纯。光的颜色是由光的波长决定的,波长越窄单色性越好。激光的波长分布范围可以窄到2×10-9纳米,单色性极好。

  四、 另外激光还具有相干性好、闪光时间极短(飞秒级)等显著优点。

  那么这神奇的激光在大家的生活中都有哪些用途呢?

  一、 激光加工,是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行处理,包括激光焊接、激光切割、激光打标、激光打印、激光快速成型等;

  二、 激光在医学中应用,利用激光的高能量、穿透性强以及单色性好等特点与人体不同组织器官作用产生不同效果,例如激光治疗近视眼,激光在牙科中治疗脱矿,激光美容治疗雀斑老年斑等;

  三、 激光武器,利用激光的高功率、单向性、高定位性等特点,调节激光的功率密度、输出波形、输出波长等参数,使激光在与不同目标材料相互作用时,会产生不同的杀伤破坏效应。例如战术激光武器(利用激光作为能量,是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等,像激光枪和激光炮)和战略激光武器(主要用于空间作业武器,例如攻击数千公里之外的洲际导弹或是太空中的侦察卫星和通信卫星等)。

  四、 其他方面一些应用,例如激光雷达、激光传感器以及激光光谱等。

  近年来,激光技术发展的速度十分惊人,应用的范围不断从军用为主迅速拓展到民用范围,如激光保鲜、激光育种等新型应用层出不穷,已成为当前和未来相当长一段时间内的热门研究领域。

  激光站在当代科学技术的前沿,必将照亮大家现代生活的各个方面。

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