登陆注册
199900000028

第28章 激光的巨大应用

第三章第四节激光的巨大应用

 第一束人造激光

1960年7月,西奥多·梅曼在加利福尼亚的休斯空军试验室第一次制得了人造激光。这束仅

持续了3亿分之一秒的红色激光标志着人类文明史上一个新时刻的来临。梅曼的激光器使用

的激活媒质是一个 4厘米长的圆柱形红宝石棒。在红宝石棒上缠有闪光玻璃管以便让晶体受

光线照耀。这种红宝石的主要成分是混有铬离子的氧化铝。当铬离子被强烈的普通光激发时

,就产生了离子数反转。这样在谐振腔的作用下就获得了第一束人造激光。

 制造激光器的材料

激光器的发现过程并不是一帆风顺的。虽然汤斯和费罗早在1957年就提出了激光器的基

本理论,但是在实际建造中还有许多困难,对激光的性质和作用都还没有清楚的认识。在梅

曼开始建造他的红宝石激光器之前,有人断言红宝石绝不是制造激光的好材料,而费罗也支

持这种观点。这使得很多人中止了用红宝石来制造激光的尝试,但梅曼却怀疑这个说法。

为此,他花了一年的时间专门测量和研究红宝石的性质,终于发现上述论断所依据的基础是

错误的,而红宝石确是制造激光器的好材料。从此他着手建造世界上第一台激光器。他的准

备工作十分详细完备,在第一次试验时,当按钮按下时,第一束人造激光就产生了。在梅

曼成功之后不久,氦氖激光器也试验成功。这一系列的成功使实力雄厚的贝尔实验室也投入

到激光器的研究之中,而其资金和人力资源又迅速推动着研究工作的进展。

自从1960年以来,激光家族有着迅猛的增长。现在有各种不同形状、不同大小的各种各样

的激光器,可以产生出不同功率、不同波长的激光。这些激光的范围包含从红外到紫外以至

X射线的所有区域。

 激光器的分类

可以有两种方法对激光器进行分类。

一种是从激活媒质的物质状态面分类。这样可分为气体、液体、固体和半导体激光器。各类

激光器各有特色。气体激光器的单色性强,如氦—氖激光器的单色性比普通光源要高 1亿倍

,而且气体激光器工作物质种类繁多,因此可产生许多不同频率的激光。但是,由于气体密

度低,激光输出功率相应较小。固体激光器则正好相反,能量高,输出功率大,但工作物质

种类较少,而且单色性差。液体激光器的最大特点是激光的波长可以在一定范围内连续变换

,这种激光器特别适合于对激光波长有着严格要求的场合。半导体激光器的特点则是体积小

,重量轻,结构简单,但输出的功率较小,单色性也较差。

另一种分类方式是按激活媒质的粒子结构来分类,可以分为原子、离子、分子和自由电子激

光器。氦—氖激光器产生的激光是由氖原子发射的,红宝石激光器产生的激光则是由铬离子

发射的。另外还有二氧化碳分子激光器,它的频率可以连续变化,而且可以覆盖很宽的频率

范围。

 激光的广泛应用

激光刚刚诞生不久就被人们称为“解决问题的工具”。科学家们一开始就意识到激光这

种奇特的东西,将会像电力一样注定要成为这个时代最重要的技术因素。迄今为止,仅仅二

十多年的初步应用,激光已经对我们的生活方式产生了重大影响。

激光广泛应用的基础在于它的特性。激光单色性好,又可在一个狭小的方向内有集中的

高能量,因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔。这是令人惊奇的。从红宝石激

光器中输出脉冲的总能量煮不熟一个鸡蛋,但却能在 3毫米的钢板上钻出一个孔。为什么激

光这么神奇呢?关键不是光的能量,而在于其功率。激光的功率是很高的,这也是它多方面

被应用的基础。

激光在电子工业中也得到广泛应用。激光被用来进行微型仪器的精密加工,可以对脆弱易碎

的半导体材料进行精细的划片,也可以用来调整微型电阻的阻值。随着激光器性能的改善和

新型激光器的出现,激光在超大规模集成电路方面的应用已经成为无法取代的关键性技艺,

为超大规模集成电路的发展展现出令人鼓舞的前景。

激光大显身手的另一领域是医学。在外科手术中它不仅可以作为激光刀使用,而且在眼

科、牙科、皮肤科与整容各方面都有独到的应用。激光刀的妙处在于它切割的同时也进行了

灼烧,这恰好封闭血管防止其出血,也减少了感染的危险。用激光对牙齿进行无痛钻孔和去

牙蛀,使人们对以前望而生畏的牙科手术大感轻松。相比以前的机械打孔,激光钻孔不仅不

会产生大量的摩擦热,而且其所蒸发掉的只是被腐蚀处的黑色牙区,不会对健康的牙组织产

生影响,从而疼痛感会大大减轻。激光在眼科上的应用是最令人叹为观止的。激光可以焊接

脱开的视网膜,封闭破漏的血管,彻底摧毁漂浮在眼中冻胶状液体中的微小的沙粒(使其气

化)。激光手术的优点是不需要切开眼睛就能完成手术,而且手术的疼痛感大为缓和。

对于目前的不治之症——癌症,激光也提供了有效的武器。一方面,激光可以用作激光

刀来切除肿瘤;另一方面,在癌症的早期诊断方面也卓有成效。癌症的早期诊断对于其治疗

有着决定性意义。借助于激光能准确地确定肿瘤细胞和正常细胞,同时也提供了一个新的治

疗途径。借助于一些特殊的化学物质,采用激光化疗法,能使这些特殊物质在激光作用下杀

死肿瘤细胞,从而达到治疗癌症的目的。

通讯设施是人类社会生活,尤其是现代社会生活必不可少的。激光的发明使通讯进入一

个新天地。原来的电磁通讯技术容量小,保密性差,越来越不能满足社会发展的要求。电话

之父贝尔早在1880年就有过光电话的设想,但由于普通光受云、雨、雾所阻碍,实验失败了

。激光发明后,结合另一发明光导纤维,光通讯重获新生并得到迅速应用。

激光通讯与无线电通讯相比,激光通讯保密性好,在军事通讯中应用十分广泛。另外,

在空间通讯领域,选取不被大气吸收的波长的激光可以克服无线电通讯的一些局限。可是由

于激光光束在大气层里传播时会受到大气中微粒的吸收或散射,从而使激光通讯的距离受到

限制。这使得目前的激光通讯只能作为无线电通讯的一个有效补充,但还不能够取而代之。

用激光作为“死光”武器,不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦,而必须大大提高

激光器的输出功率。目前的激光武器有两种,一种是战术武器,也就是像常规武器那样直接

杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮,它们能够发出

很强的激光束来打击敌人。另一种是战略武器,用于对付敌方的远程导弹、军事卫星等空间

武器。研究战略武器的关键是制造大功率高能量的激光器,其能量和功率足以摧毁导弹和卫

星。

此外,还有精确的激光制导导弹,以及模拟战场上使用的激光武器技术运用。激光技术是高

科技的产物,其产生又推动了科学研究的深入发展,并开拓出许多新的学科领域,如非线性

光学、激光光谱学、激光化学、激光生物学等。

现在,激光技术已经融入我们的日常生活之中。在未来的岁月中,激光会带给我们更多的奇

迹。

同类推荐
  • 天蓝得像一页童话

    天蓝得像一页童话

    当署名“米羊”的散文“荣登”当地报纸时,却仿佛来自两个不同世界。家境好,诗文俱佳。米羊品学兼优,米羊俨然成为同学们眼中的明星。相形之下,林新则如被人遗忘的杂草,疯狂成长,野蛮滋生……父母离异是他心上永远的伤,与继母恶言相向,与同学打架斗殴,在学校旷课迟到,米羊和林新是同龄人,成绩下滑,不可救药。命运将这样两个有天壤之别的少年纠缠到了一起。就在矛盾、抵触、冲突如绷紧的琴弦一触即断之时,新乐章訇然而来……歧路少年重返阳光照耀抑或在阴暗角落默然腐烂?作家以纯净如北方碧空般澄明的文字,讲述两个少年的成长故事。故事中弥漫着郁郁葱葱的少年情怀,诗意而极富童话般美好的品质,正如本书书名
  • 虎王让贤

    虎王让贤

    作者在生产经营苗木花卉的同时,笔耕不辍,以科学童话的形式,描述绿色世界,抒发田园情怀,呼吁保护环境、人与自然和谐相处。这部童话集,收录了他近年创作的26篇有关生物方面的童话作品,达10万字。该书还配有若干幅插图,是一本图文并茂极具知识性、趣味性的好书。“这是一部写给少年儿童的书,也是一部写给成年人甚至全人类的书,一部老少咸宜的书。
  • 娱乐探谜

    娱乐探谜

    《中国学生探索发现奥秘:娱乐探谜》是《中国学生探索发现奥秘》系列之一,包括:体育探谜、文化探谜、文明探谜、文学探谜、文艺探谜等。
  • 聪明孩子要读的365个好故事(超值金版)

    聪明孩子要读的365个好故事(超值金版)

    每个故事后面都有一则星语手记,每次照耀都能让小读者长知识、长精神、长智慧。它可以帮助小读者在互动阅读中有更多收获。,本书是门为中国孩子编写的哲理故事书。这365个故事和365则星语手记,就像照亮小读者成长道路的365盏明灯,其中分为《一千零一夜》故事、格林童话、安徒生童话、中华成语故事、中外名人成长故事、中外历史神话故章、中外民间故事和中外民间传说等8章365个故事
  • 心理常识速读

    心理常识速读

    心理是指生物对客观物质世界的主观反应,心理现象包括心理过程和人格,人的心理活动都有一个发生,发展,消失的过程。人们在活动的时候,通常各种感官认识外部世界事物,通过头脑的活动思考着事物的因果关系,并伴随着喜,怒,哀,乐等情感体验等。关于心理的一些小常识你了解吗?《心理常识速读》这本书从“感官生理心理”、“感官神经特殊能力”、“心灵不可知”等等方面来向大家介绍心理的常识;快来了解这些关于心理的常识吧!
热门推荐
  • 狼族精神

    狼族精神

    优胜劣汰、弱肉强食是自然界和现代职场共通的生存铁律,在相同的困境之下,如何生存?如何胜出并发展壮大?本书借狼族精神指导职场人在激烈的竞争中用拼搏扭转发展逆境,在敌强我弱的情况下用韧性等待先机……掌握狼族的精髓,成为攻无不克、战无不胜、无坚不摧的职场高手和人生强者!
  • 我们三个都是穿越来的

    我们三个都是穿越来的

    我是因为看了很多的穿越小说,也很想穿越。谁想我想想就能穿越,穿越就穿越吧,居然穿成怀孕九月的待产产妇,开玩笑嘛!人家在二十一世纪还是黄花一枚呢。这也可以接受,可是明明是丞相之女,堂堂四皇子的正牌王妃怎么会居住在这么一个几十平米得破落小院子里,她怎么混的,亏她还一身绝世武功,再是医毒双绝。哎。没关系,既然让我继承了这么多优越条件,一个王爷算得了什么?生下一对龙凤胎,居然都是穿过来的,神啊,你对我太好了吧?且看我们母子三人在古代风生水起笑料百出的古代生活吧。片段一在我走出大门时,突然转身对着轩辕心安说道:“王爷,若是哪天不幸你爱上了我,我定会让你生不如死的。”然后魅惑地一笑,潇洒地走了出去。片段二当我对着铜镜里的美人自恋地哼出不着调地歌时。“别哼了,难听死了。”一个清脆的声音响起。~~~接着一声尖叫紧跟着另一声尖叫。我用上轻功躲进了被子里.~~~"我和你一样是二十一世纪来的。”“你好,娘亲,哥哥,以后要多多指教。”来自两个婴儿的嘴里,我摸摸额头,没高烧啊。片段三“小鱼儿,我可是你孩子的爹,况且我没有写休书,你还是我的王妃。我会对你好的。”安王爷霸道地说道。“你们认识他吗?他说是你们的爹?”我问着脚边的两个孩子。“不认识,”女孩说道。“我们的爹不是埋在土里了吗?怎么他一点也不脏?”男孩问道。那个男人满头黑线。“对不起,我们不认识你。”说完拉着孩子转身就走。片段四“爹爹,这是我娘,你看漂亮吧?”南宫心乐拉着一个白衣帅哥进来问道。我无语中。“爹爹,你看我娘亲厉害吧?“南宫心馨拉着另外一个妖精似地男人走了进来。我想晕。“这才是我们的爹。”“才不是呢,这个才是”两人开始吵起来了。“我才是你们的爹。”安王爷气急地吼道。“滚一边去。”两个小孩同时说道。屋里顿时混乱之中。转头,回屋睡觉去了。推荐完结文《别哭黛玉》完结文《穿越之无泪潇湘》新文,《极品花痴》
  • 重生女主路

    重生女主路

    作为吃喝不愁父母疼爱的小公主,钟灵以为她真的可以当一辈子的公主。却忘记了她家还有那三个极品亲戚——一个爱装白莲花,一个喜当绿茶婊,还有一个破罐子破摔,直接不装了。都说三个女人一台戏,三个凑一块,直接把她家害得家破人亡。如果可以重活一回,钟灵一定不会让这些悲剧再次上演。没想到,钟灵真的重生了。
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 江山为聘:凰权倾天下

    江山为聘:凰权倾天下

    红墙内里,清贵高华,数不尽的悲伤,更是数不尽的阴谋。她情归何处,步步惊心,她出身名门,不过只为保全,度过余生。他情似深海,步步为营,只想与心中的他厮守年华。一场赐婚,十里红妆一朝嫁。一纸诏书,不过只为一人,钟情一人
  • 可怕的科学(大全集)

    可怕的科学(大全集)

    《可怕的科学大全集》由雅瑟、洪洁编著,全方位、多角度地为喜欢和爱好追问未解之谜的朋友选取了世界上匪夷所思、极具探索价值的诸多谜团:包括人类起源、史前恐龙、要命的数学、玄妙的物理、恐怖的化学、神奇的医学、科学实验和定律、受苦受难的科学家、超能电脑、科学悲剧、预言咒语、身体绝密报告、植物世界、飞鸟王国、破案术等等,内容涵盖天文、地理、文化、科技、生物等方面,在参考大量文献资料的基础上,将事实客观、公正地呈现在读者面前。
  • 我的穿越我做主

    我的穿越我做主

    既然不幸丧命之后能够穿越来到古代,身为一个现代人,怎么能够不好好利用身上所学一展长才?古代的美男,还有古代的金银珠宝,等着我吧,我来了!看我如何在穿越人生之中凤舞盛世,成为拥有财色双收的小富婆吧,哇哈哈……        
  • 第一女仙

    第一女仙

    穿入修真家族,父母慈爱却修为低微。家族势大,却狼心狗肺,步步紧逼,谋算婚嫁!危难之际,随身古镯异变,开启福地洞天!无名金果成就神秘灵种。看——废柴之体,也敢逆天,成就第一女仙!
  • 夜访吸血鬼

    夜访吸血鬼

    故事要从一位如同西方亚瑟王一样伟大的国王说起,他的名字叫做威克拉姆。他曾对一位名叫乔治的魔法师说过,他能将挂在树上的贝塔尔(吸血鬼的一种)带到他的面前。让人惊讶的是,国王威克拉姆和他的儿子果真将吸血鬼带来了,这让魔法师乔治不能不对国王另眼相看......
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿