激光我們(men) 都見過,或者聽說過,小到玩具遊戲,大到工業(ye) 設備與(yu) 激光武器,這都是源自大小不一,強弱不同程度的激光發射裝置組成,即使再弱的激光也比太陽光線強,這是為(wei) 什麽(me) 呢?
太陽光與(yu) 激光的不同之處
每種顏色的光都有不同的波長。例如下圖所示,藍光具有比紅光短的波長。陽光由具有許多不同波長的光組成,我們(men) 的眼睛將這種混合的波長視為(wei) 白光。
激光的波長和太陽不同,激光自然不會(hui) 發生,它是由人為(wei) 創造發明的。激光產(chan) 生一束狹窄的光束,其中所有的光波都具有非常相似的波長(下圖所示)。所以這就是為(wei) 什麽(me) 激光束非常窄,非常明亮並且可以聚焦到非常小的斑點並強於(yu) 太陽光的原因了。
由於(yu) 激光保持聚焦並且不會(hui) 散開太多,因此激光束可以傳(chuan) 播很長的距離。他們(men) 還可以在很小的區域上集中大量能量,並可以點燃一些物質。
激光是如何發光的
激光的顏色有很多種,典型的紅色激光將包含一個(ge) 由紅寶石製成的長晶體(ti) (介質),並在其周圍包裹著一個(ge) 閃光管。閃光燈管看起來有點像熒光燈,隻是繞著紅寶石晶體(ti) 盤繞,發射出波長一樣的光線,而這些閃爍頻率一樣的光就是激光了。
高壓電源使電子管閃爍。每次電子管閃爍時,它將能量“泵入”紅寶石晶,使能量以光子形式注入晶體(ti) 。紅寶石晶體(ti) 中的原子(綠色的大斑點)通過吸收過程吸收了這種能量。原子的電子躍遷到更高的能級時會(hui) 吸收能量。幾毫秒後,電子通過發出光子(小的藍色斑點)返回到其原始狀態。這被稱為(wei) 自發發射。原子發出的光子在紅寶石晶體(ti) 內(nei) 上下縮放,以光速傳(chuan) 播。這些光子中的每一個(ge) 光子激發另一個(ge) 已經激發的原子。當這種情況發生時,被激發的原子釋放出一個(ge) 光子,我們(men) 也將原來的光子也帶回來。這稱為(wei) 受激發射。甲鏡在激光管的一端保持光子在晶體(ti) 內(nei) 來回彈跳。電子管另一端的反射鏡將一些光子反射回晶體(ti) 中,但讓一些光子逸出。逃逸的光子形成非常集中的強激光束,就形成我們(men) 所看到的激光了。
激光的利用價(jia) 值
通常我們(men) 所使用含有激光的產(chan) 品限於(yu) 激光打印機,條形碼掃描儀(yi) 和DVD播放器。除此之外被用在精密工具中,可以切割鑽石或厚金屬,以及經過設計之後用於(yu) 精細的激光手術刀。
另外激光也被科學家用來測量地球到月球的距離,通過測量激光束到達月球和返回月球所需的時間來計算兩(liang) 者之間的距離。
由於(yu) 激光具有增益可變的性質,隻要能做出足夠大的激光發射裝置,那麽(me) 激光的能量也會(hui) 增大,就像一些激光武器一樣不費一槍一彈,能在地麵上利用激光摧毀天上的飛機,當然這種巨型激裝置最耗費的是電,能量越大的激光耗費的電量就越多,所以一般人即使能造出來,也付不起電費。
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