探秘激光
2021-03-08周军
阅读(科学探秘) 2021年10期
关键词:人类
周军
60年前,美国物理学家西奥多·梅曼宣布世界上第一台激光器诞生。这种颜色鲜亮、始终会聚在一起的光,成为人类在20世纪继核能、电脑、半导体之后的又一重大发明。
60年来,激光被广泛应用于各种领域,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”,甚至有人将激光与太阳光并列,认为它已成为人类生活中的重要部分。在人类走向未来世纪的路途中,激光还将承担起更多重任。
谈起激光,人们首先想到的可能是科幻大片中的激光武器,或是现代医疗中的激光手术刀,工业体系中的激光切割、焊接等。那么,激光究竟是如何产生的?它又有怎样与众不同的特点,使它在近代光学中独领风骚?
激光的问世,离不开物理学泰斗爱因斯坦的贡献。1917年,他提出光的“受激发射跃迁理论”——普通光源自发辐射随机产生的光子如同散漫的平民,而受激辐射发射的光子犹如一支纪律严明的“军队”,即光子的发射方向相同、波长相同,进而大幅度地提高了光源的亮度和相干性,这就是激光。
目前,激光广泛应用于军事、科研、工业、医学、航天信息以及娱乐生活中。因此,激光与原子能、计算机、半导体并称为“20世纪人类的四大发明”。
激光由于其高能量、高方向性和单色性,在军事领域常见的应用有激光测距、激光制导、激光雷达等;在科学研究中,激光的主要研究方向有超快激光、高功率激光、激光与物质相互作用、激光加速器、激光材料、激光化学等。
在工业界,激光可用于加工、切割大部分传统工艺方法无法加工的超硬材料和稀有金属等,以及3D打印特殊材料物质——这些技术不仅适用于汽车、冶金、电气仪表领域,在芯片刻蚀、制造中也有广泛应用。……
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