1958年,人類在實驗室里激發(fā)出了一種自然界中沒有的光,這就是激光。40年來,激光已經(jīng)深入我們生活的各個角落。打長途電話,看VCD,醫(yī)院里做手術(shù),煤礦里挖掘坑道,都用得著激光。那么,激光到底是什么樣的光,它為什么有這么大的用途呢?
光是從物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的。原子獲得能量以后處于不穩(wěn)定狀態(tài),它會以光子的形式把能量發(fā)射出去。但是,普通的光源,例如白熾燈,燈絲中每個原子在什么時刻發(fā)光,朝哪個方向發(fā)光,都是不確定的,發(fā)光的頻率也不一樣。這樣的光在疊加時,一會兒在空間的某點相互加強,一會兒又在這點相互削弱,不能形成穩(wěn)定的亮區(qū)和暗區(qū),所以不能發(fā)生干涉。這樣的光是不相干光。只有頻率相同、步調(diào)協(xié)調(diào)的光才是相干光。激光是一種人工產(chǎn)生的相干光,這是它的第一個特點。
由于激光是相干光,所以它能像無線電波哪樣進行調(diào)制,用來傳遞信息。光纖通信就是激光和光導(dǎo)纖維相結(jié)合的產(chǎn)物。
激光的另一個特點是它的平行度非常好。由于平行度好,所以在傳播很遠的距離后仍能保持一定的強度。激光的這個特點使它可以用來進行精確的測距。對準目標發(fā)出一個極短的激光脈沖,測量發(fā)射脈沖和收到回波的時間間隔,就可以求出目標的距離。激光測距雷達就是根據(jù)這個原理制成的。多用途的激光雷達不僅可以測量距離,而且能根據(jù)多普勒效應(yīng)測出目標的運動速度,從而對目標進行跟蹤。
由于平行度好,激光可以會聚到很小的一點。讓這一點照射到VCD機、CD唱機或計算機的光盤上,就可以讀出光盤上記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像。由于會聚點很小,光盤記錄信息的密度很高。
激光還有一個特點是亮度高,也就是說它可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。如果把強大的激光束會聚起來照射到物體上,可以使物體的被照部分在不到千分之一秒的時間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬度的高溫,最難熔化的物質(zhì)在這一瞬間也要汽化了。因此,我們可以利用激光束來切割各種物質(zhì),焊接金屬以及在硬質(zhì)材料上打孔。醫(yī)學上可以用激光作“光刀”來切開皮膚、切除腫瘤,還可以用激光“焊接”剝落的視網(wǎng)膜。
原子核聚變時釋放的核能是一種很有希望的能源。怎樣使原子核在人工控制下進行聚變反應(yīng),這是各國科學家研究的重要課題。一個可能的實現(xiàn)途徑是,把核燃料制成小顆粒,用激光從四面八方對它進行照射,利用強激光產(chǎn)生的高壓引起聚變。
激光的應(yīng)用遠不止這些,而且還在不斷發(fā)展。這方面的介紹文章很多,報刊、電視中也常有最新進展的報道,同學們應(yīng)該留心。
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