激光与激光的应用
2012-7-10 10:16:18更新 来源:本站原创 作者:佚名 

  激光技术是在1960年发明的。激光被誉为神奇的光,是因为它与普通光源相比有三大特点:第一个特点是单色性好。我们一般使用的光源所发出的光都包含很多波段的光,而激光只包含极窄的一个波段波长的光,它的单色性比普通最好的单色光还要好上千倍。第二个特点是激光的方向性好。激光在激光器中产生时,能够以非常集中的光束定向发射,这样一来光源的能量就集中在很小一点上,使它的亮度超过太阳光1000万倍到100万亿倍。能定向发射和能量密度大是激光最引人注目的性质。因此激光在精密加工测量、武器的制导乃至直接杀伤的领域得到了广泛的应用。激光的第三个特点是相干性好。所谓相干性就是作为波的干涉性质,利用普通光源很难观察到光的干涉现象,而激光则很容易。
  激光的这些性质都是由激光产生的机理决定的。物质之所以会发光,都是由于电子在不同能量的状态(简称能态)之间跃迁的结果。通常电子会呆在不同的能态上。当一个电子从比较高的能态转移到比较低的能态时,多余的能量就以光子的形式发射出来,多余的能量越多,发出的光的波长越短。可见光中紫光的波长最短,红光的波长最长。一般的发光物体中的电子都是在杂乱无章地在各个能级间跳跃,所以发出的光也是五颜六色的。而产生激光的时候,我们用某种方法使电子都处在某一个较高的能态上,再让它们一起往某一个较低的能态上跳,这样产生出来的光就会是同一个颜色的,而且方向也是一样的。早期的激光器有宝石激光器和气体激光器等,体积都很大。现在有了半导体激光器,体积可以做得很小。比如CD、VCD机器里面就是用的半导体激光器作为读取数据的设备。
  今天,低能量的激光器主要用来作为信号处理的元器件,完成测量、探测、载波通迅等任务。利用激光的干涉特性以波长作为尺子,误差可以不大于1微米。美国在1969年实施阿波罗登月计划时,曾在月球表面放了一面镜子。当地面上的天文台向它发射激光之后,在大约2.6秒钟后得到从月球返回的激光脉冲信号,测得地面到月球表面的距离约为38万公里,其误差可达到6厘米以内。中等能量的激光器在工业上得到了广泛应用,可以用来作焊接、打孔、切割以及表面处理等工作。用激光做手术除了有精确、卫生等优势外,还可以对一些传统方法很难处理的部位进行治疗。比如使激光透过眼球聚焦在视网膜上,可以使蛋白质发生凝聚反应,从而彻底治疗眼底的肿瘤,或把剥离的视网膜与位于它下面的脉络膜焊接起来。高能量的激光可以用来控制核聚变,完成一些高能物理实验,或是探索宇宙的奥秘。激光在军事领域被称为“死光”,美国用激光击落飞机、拦截导弹,甚至摧毁卫星。不过激光在大气中传播的时候衰减很厉害,多云及雨雪天气都不适合激光武器的使用。
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