激光形成的原因
激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),最初的中文名叫做“雷射”、“莱塞”,是它的英文名称LASER的音译,意思是“通过受激辐射光扩大”。激光的原理早在 1916年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激辐射”改称“激光”。激光应用很广泛,主要有激光打标、光纤通信、激光光谱、激光测距、激光雷达、激光切割、激光武器、激光唱片、激光指示器、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器等等。2013年1月,科学家已经成功研制出可用于医学检测的牵引光束。
激光形成的原因
在一般人的心目中,太阳光可能是世界上光度最强的光。但是,到了20世纪中叶,科学家们却发现了一种比太阳表面亮度高出100亿倍的光,它就是激光。
要弄清激光,首先得从物质的原子结构谈起。原子是由带正电荷的原子核和带负电的电子组成。电子绕原子核作高速运动,犹如九大行星绕着太阳运转一样。电子排列是分层的,内层电子能量低,外层电子能量高,如果施加外力,使内层的电子跳到外层,而外层的电子再跳回内层,就会发生出灯光般的光束来。激光发光的基本原理就是电子跳跃而发射的光。当人们通过强大的外力激发,使某一物质中内层电子悄悄地跳到外层,使外层的电子越聚越多,而后,来一个反跳,使众多的高能电子一下子跳到低能的内层。这样,就会发出强大的光束,而这种强大的光束就叫做激光。用来产生激光的仪器叫激光器。由激光器产生的激光,在短时间内能发出巨大的能量。
1960年,美国科学家梅曼首先用红宝石作材料,制成世界上第一台激光器,获得了6943A°的红光,开创了激光技术的先河。如今形形色色的激光器如雨后春笋般出现。据统计,已有数百种之多。
种类繁多的激光器,它们都由三个主要部分组成:第一部分称工作物质,它是保证受激而产生激光的物质;第二部分称泵浦手段,这是不断给产生激光的物质补充能量;第三部分是振荡腔,通过腔的振荡不断放大,从而保证激光输出。
人们给激光冠上神奇的称谓,那是因为它有独特的本领:方向性强,颜色纯,能量大等。因而,它的用途十分广泛。用激光来加工机械,削铁如泥,任何金属在激光面前都会迎刃而解;用激光于通讯,携带信息量惊人,用之于电话,可使几十亿部电话同时通话;用之于电视,可传播上千万套;用之于印刷,分辨率达每英寸9000个点,调制速率可达几十兆赫;用之于计算机,比电子开关快1000倍。
尤其值得一提的是,激光还可以用来制造武器。比如,激光枪号称20世纪的无声枪,可使对方士兵双目失明;再如激光炮,它能量大命中率高,可轻易击毁敌方坦克、飞机、导弹,甚至卫星。美国在白沙导弹试验场,用功率最大的默兰克尔激光炮对赫赫有名的大力神式导弹发射,不到2秒钟,大力神导弹就折戟沉沙。激光炮的速度,达到惊人地步,每秒可走30万公里。
激光的发现能为人类造福,但也能给人类带来灾难。科学家的任务是,用其利,去其害,造福于子孙后代。