照耀未來的激光

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


激光自誕生以來,就在許多領(lǐng)域里大顯身手:它能使不再年輕的面容重新煥發(fā)青春,讓幾個世紀(jì)以前的藝術(shù)品褪去陳舊的外貌而重放光彩:它能“俘獲”閃電,并重新把它送回天空:這就是激光,一種直接從微觀粒子中汲取的能量的集聚物。

激光并非只是科幻影片中最有用的射線。早在1917年,愛因斯坦最先提出這樣一種假設(shè):光的發(fā)射與吸收可經(jīng)由受激吸收、受激輻射與自發(fā)輻射3種基本過程。但在這以后相當(dāng)長的一段時間內(nèi),有關(guān)受激輻射的研究并未引起人們的足夠重視。直到20世紀(jì)50年代,科學(xué)家才找到將它用在器件上的方法。1958年,應(yīng)用這種理論研制出第一臺激光裝置:1960年,美國物理學(xué)家梅曼用一個紅寶石棒制造出第一個激光器。在當(dāng)時,激光僅是一種漂亮的發(fā)明,因為任何人,包括制造激光的科學(xué)家都沒能提出激光實際應(yīng)用的設(shè)想。幾十年后的今天,形勢完全變了,激不在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為一種不可替代的工具。從商品上的條形碼到尖端的外科手術(shù),從激光打印機到激光雷達(dá),激光顯然已經(jīng)成為照耀現(xiàn)代科技的一道光芒。

激光是一種特殊的光,它能把巨大的能量投向一個很小的范圍,這束光可能強到足以氣化很硬或很耐熱的材料。這都是電子的功績,它作為對能量“飽餐一頓”之后,被迫整齊劃一地、及時地復(fù)原成光子,就是說產(chǎn)生一個相于光束。激光是強烈的單色光,即只有一種顏色,因此光子的能量也是一樣的。激光不同于太陽光和燈光,因為后兩種光是由各種類型的能量組成,具有各種顏色,而激光紅寶石的電子得到的是紅激光束,而綠或藍(lán)激光束的獲得是激發(fā)氬或氪的氣體“云”。這樣人們就可以根據(jù)不同顏色即不同能量,正確地應(yīng)用激光。

83歲高齡然而異;钴S的理論:

愛因斯坦在1917年就提出了受激輻射理論,但只是到了1958年,當(dāng)美國物理學(xué)家阿瑟?肖洛和查理?湯斯申請第一臺激光裝置的專利(這種想法產(chǎn)生于公園的長椅上)時才算真正誕生,盡管戈登?古爾德對發(fā)明著作權(quán)也提出了要求。兩年后,物理學(xué)家西奧多?梅曼在紅寶石結(jié)晶體中觀察到第一條激光束,同一時期,伊朗裔美國物理學(xué)家阿里?亞爾萬制造了第一臺氦──氖激光裝置。

從那時起,激光開始應(yīng)用于不同的領(lǐng)域:從制造奇特的寶石項鏈(圖1)到不傷害肌體的外科的手術(shù)(圖2),從難反操作的工業(yè)焊接(圖3)到迪斯科舞廳的燈光布置(圖4)。


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