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激光那些事:20世纪重大人类发明

2016-10-30 10:45:34 杭州亭柏激光加工中心 阅读

激光是20世纪人类的重大发明之一。从20世纪60年代初激光被发明以来,就被迅速应用于医学、科研、工业、军事、通信等各领域,给传统工业和经典技术以巨大冲击,产生了新的学科和大批高新工业,影响了人类生活的各个方面。

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激光束

 

激光的发现是理论先于实践的典型代表

 

爱因斯坦在研究光和物质的相互作用时,就打下了关于激光的理论基础。他提出激光的产生与原子的结构有关。虽然理论上预言了可以有这样近乎完美的光,如何实现却困扰了科学学家们40多年,有人甚至认为这是不可能的。

直到1951年,美国物理学家汤斯,一天早晨在等候买早餐时,才突然认识到,用热或电的方法,让它们处于激发状态,可以用微波诱导它们发射出很强的 “受激微波” ,他立刻把这个想法记录了下来。回实验室后,他反复实验,于两年后成功实现了 “受激辐射微波放大”。几年之后,光学波段的受激辐射光源也被研制出来了。美国科学家梅曼利用改进的干涉谐振腔,采用红宝石作为工作物质,利用高强闪光灯 光管来激发红宝石,于1960年5 月获得了波长为694.3纳米的激光,此时距离爱因斯坦提出激光理论已经40多年了。

 

性能优越的激光

 

激光应用非常广泛,它几乎无处不在,从手术刀、焊接、切割、打印机到扫描成像、通信、微细加工,甚至作为武器。它具有普通光源所没有的优点,毕竟它 产生的机理和普通光源不同。激光器发出的受激辐射光是从寿命高达几毫秒到几秒的亚稳态发射出来的。利用激光的性能可以进行多项精密的实验,由此开创了很多 新的学科和工艺。比如,激光全息呈现、激光测速、激光干涉、激光测距等。还有实验室常用的氦氖激光器,虽然功率只有10毫瓦,产生的光的亮度却极高。如果 采用调制技术将能量在时间上集中起来,可以得到极高的脉冲功率。

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激光手术刀

 

激光可以移动物体

 

光实际上是肉眼可以觉察到的一种电磁波,具有波的特性。同时,光也具有粒子性,可看成由一种被称为光子的粒子构成。这就是所谓波粒二象性。无论从波 的角度还是从粒子的角度理解,光都带有动量。因此当光照射到物体上时,就将动量传给物体,从而对物体施加一定的压力,称为光压或辐射压。辐射压最早由英国 物理学家麦克斯韦通过理论推导出,后来得到实验验证。辐射压力很小,在日常生活中不易被察觉到。辐射压力是人们对光移动物体的最早认识。20世纪70年 代,科学家还发现,用强度不均匀的激光束照射微粒,微粒就会被吸引到光最强的地方,并被陷在光最强的位置附近。

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