关于激光你所不知的20牛事

激光是20世纪以采，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的100亿倍……

1.我们应该感谢激光帮助我们度过每一天。这项技术让我们可以完成收银台扫描杂货、观看DVD、感受俱乐部或音乐会迷人的灯光效应、洗掉不喜欢的纹身等很多事情。

2.激光这个词是在1957年被创造的，是一个缩写。激光LASER实际上是受激发射辐射的光放大的英文首字母的缩写。激光的原理早在1916年就被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960年才被成功制造。

3.1916年爱因斯坦提出“受激发射”理论：一个光子使得受激原子发出一个相同的光子。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。

4.激光与太阳光、闪光灯、火炬光有什么不同？火炬等发出的光在所有方向上传播，并由不同的颜色组成发出白光。来自激光的光是单色的，只由一种波长（颜色）组成，所有射出的光都在一个方向上，并且光线彼此平行并且是同向的。这就是为什么激光比火炬更亮。

5.有许多种类的激光器，但它们都有一个共同点，它们通过称为受激发射的过程工作。材料中的电子被激发到其原子内的较高能级，然后被迫下降到较低的能级，导致光子的发射。在激光中，这些光子具有相同的波长（颜色）和能量。这些光将引起其他光子的级联，因为它们迫使其他受激电子下降并产生更多光子，继续，发出非常明亮的光。

6.2016年，科学家们创造了一种比红细胞更小的新型微型激光器。同年，中国上海超强超快激光设备（SULF）的研制工作取得重大突破，成功实现了10PW激光放大输出，这是目前已知的世界最高激光脉冲峰值功率。

7.然而，SULF并不是世界上最大的激光器。美国的国家点火设施（NIF），是世界上最大的激光器，位于美国加利福尼亚州劳伦斯一利弗莫尔国家实验室，建造和运行成本总共花费了35亿美元，大约有三个足球场大小。在NIF，研究人员将一束激光转变为192束单独的激光，其总能量增加到原来能量的3000万亿倍。

8.最终，研究人员希望利用NIF的能量来触发核聚变反应。以前，激光被用来引发聚变反应，但NIF的目标

是成为第一个突破平衡点的设施，即激光在聚变反应中产生的能量大于它们所消耗的能量。但是，人们希望NIF做更多下作。它的激光还能够模拟中子星、行星内核、超新星和核武器中存在的巨大压力、灼热高温和庞大磁场。

9.1964年诺贝尔物理学奖的一半授予美国马萨诸塞州坎布里奇麻省理工学院的汤斯，另一半授予苏联莫斯科苏联科学院列别捷夫物理研究所的巴索夫和普罗霍罗夫，以表彰他们从事量子电子学方面的基础工作，这些工作带来了基于微波激射器和激光原理制成的振荡器和放大器。三位科学家共同获得了1964年诺贝尔奖，汤斯用微波实现了激光器的前身——微波受激发射放大（MASER），并被称为激光之父。

10.但是在这之前，汤斯的博士生戈登·古尔德就已经设计出了一个这种设备。古尔德起诉并最终于1977年获得了专利权。1960年，西奥多·梅曼制成了第一台红宝石激光器。1961年，激光首次在外科手术中用于杀灭视网膜肿瘤。

11.从那以后，与激光有关的诺贝尔奖很多。2017年诺贝尔物理学奖授予美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他们为“激光干涉引力波天文台”项目和发现引力波所作的贡献。

12.日前，在一项研究中，研究人员使用近红外光识别出了高风险斑块。通过增加当前用于动脉（动脉粥样硬化斑块）中脂肪堆积成像的光波长，该团队发现可以选择性地鉴定容易破裂的沉积物，使用这样创新的激光技术能协助医疗人员检测即将发生的心脏病带来的威胁，降低死亡率。事实上，激光技术在医疗领域的应用还远不止于此。

13.激光在另一种测量方法中扮演主角：光探测和测距。激光雷达系统射出激光脉冲，计算脉冲反弹所需的时间，并确定物体的距离，如蝙蝠使用回声定位寻找晚餐。1969年，激光用于遥感勘测，激光被射向阿波罗11号放在月球表面的反射器，测得的地月距离误差在几米范围内。

14.激光雷达将成为无人驾驶汽车技术很重要的一部分。工程师正在试验它以监控车辆的周围环境并判断何时制动。

15.考古学家使用安装在飞机上的激光雷达技术，绘制不同类型的周围环境：隐藏在茂密丛林下的地点。2016年，使用激光雷达的研究人员描述了柬埔寨热带雨林中的大城市遗迹地图。广泛的城市网络在12世纪达到了顶峰，这可能是当时地球上最大的帝国。

16.目前为止，伟大的热带文明一直是最神秘的。类似地，我们知之甚少的位于非洲的刚果王国和贝宁王朝也同样被大面积的森林所覆盖。激光雷达技术很可能帮助我们寻找一些问题的答案。这些发现给我们带来的不仅仅是古代遗址的漂亮照片，还有可能颠覆我们对一些古代文明是如何瓦解的认知。

17.与此同时，天文学家使用激光来测量地球大气层的实时湍流。有了这些信息，他们可以调整望远镜以解决大气模糊问题并制作更清晰的图像，这种技术称为自适应光学。自适应光学是补偿由大气湍流或其他因素造成的成像过程中波前畸变的最有前景的技术。

18.自适应光学技术系统能精确地提供其他恒星系统中的系外行星图像。如果飞机飞人其中一个激光束，机组人员可能会迷失方向。使用自适应光学器件的设施的观察员，其工作是观察夜空偏离激光束太近的飞机，准备拧动紧急开关。

19.1983年里根总统发表了绰号为“星球大战”的基于激光的战略防御計划的演讲，描绘了基于太空的激光武器。但激光武器并非都是虚构的。美国国防部正在开发可以拆除无人机甚至小型飞机和船只的系统。

20.《星球大战》这部电影的一大特色是一颗巨大行星所发射的破坏性性激光，但当科学家们在我们的月球上射击激光时，是出于和平目的。执行阿波罗任务的宇航员将光束射向月球上的镜像阵列。在这些月球镜上瞄准激光测量到我们卫星搭档的精确距离，并显示月亮正在慢慢远离我们。

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