激光能带给我们什么?
看过《星球大战》影片的人都知道,未来的人在交战中使用的武器都是激光武器,交战场面非常的惊险、刺激!自20世纪50、60年代科学家发明了激光以来,人们万万没有意料到,今天的激光技术,已经广泛应用于尖端、通讯、计算、军事和日常生活,成为几十亿、上百亿的巨大产业。
激光是一种颜色最单纯的光,由于激光可以控制,使光能量不仅在时间上、同时在空间上能高度集中,因而可以在一瞬间产生出巨大的光热,成为无坚不摧的强大光束。事实证明,一台普通的激光器的输出光亮,比太阳表面的亮度大10亿倍。
激光对人类都有哪些贡献呢?只要你稍加留意,就会发现,激光就在我们的身边:激光唱机、激光影碟机悄然走进了千家万户;商场里商品贴的是激光防伪标志,激光照排几乎包揽了所有的报刊杂志;激光可以用来制造机器零件、治病和制造舞台上的灯光;激光制成的武器能用于军事;我们远隔千里就可以同亲人朋友通话,也是激光的功劳,因为光纤传送的正是激光……
1 激光精确测量距离
激光测距机向目标发射激光,再接受从目标上反射回来的光束,记录下激光束在这段距离往返的时间。由于光速是一个确定的值,所以用光速乘以时间可以计算出目标所在的距离。
2 激光在医学上的应用
在医学诊断上,将激光全息照相与超声技术结合,可探查人体内的病变,譬如癌肿、心脏病等、因全息照片形象逼真、立体感强,有助于确诊。激光作用于生物机体时,它被吸收转化成热能,儿毫秒内温度可达数百至上千度,使组织蛋白变性、凝固、炭化、气化。由于激光的高能量,可产生很强的光压,这种机械作用与热效应—起,能使激光成为“光刀”,用于外科手术切割组织。在眼科则用激光做虹膜切除,治疗继发性瞳孔膜闭,可使病人重见光明,这种手术不用拆线,不会感染,优于常规手术。小功率激光刺激机体,可以增强人体的防御免疫能力,使免疫球蛋白增加,提高肾上腺皮质功能和血管的再生。激光可以促进伤口愈合,治疗扁挑腺炎、耳廓软骨膜炎、口腔溃疡等。激光还可以川做点穴照射,即激光针灸,治疗哮喘、过敏性鼻炎等。
3 激光在农业上的应用
用激光照射玉米种子能增产:利用红色激光照射玉米种子,玉米的果穗比未照射激光的重100多克,因而提高了玉米的产量。
用激光照射种子可预防作物病虫害:农业专家研究出一种预防农作物病虫害的新技术,在播种前1~2个早期,不用化学药剂,而是利用激光对作物种子进行照射,使种子消毒灭菌,从而达到预防病虫害的日的。
用红光照射棉籽棉花能增产:乌兹别克斯坦农科院棉花研究所发明一种专门用于照射棉籽的太阳辐射机。这种机器从太阳光中分滤出红色波段的光束,这种红色光比自然太阳光要强31倍。在播种前用这种红色光照射棉籽3~5分钟,能使棉提前10天左右成熟,棉花增产5%~15%。一台太阳辐射机每小时可处理1500公斤棉籽。
水稻1年收5次:日本农业研究所采用激光和水培法相结合栽种水稻获得好收成。这种方法是先采用大功率半导体激光器在钵内育苗,8天后移到营养液中栽培生长,同时在生长期间伴以红色波长的激光和蓝色的荧光灯灯光照射水稻,使其高效率地进行光合作用,60天左右全部成熟。经大面积试种表明:平均每公顷产量为622吨,按照这种栽培法的生产期计算,1年至少可收获5次。
4 激光在军事上的应用
激光是一种比太阳表面亮度高出10亿倍的光,速度为30万公里/秒。从理论上讲,激光武器可以准确打击儿万公里以外的目标。根据作战用途,这种新型武器分为战术激光武器和战略激光武器两大类。战术激光武器是利用激光作为能量,直接进行杀伤。如激光致盲武器可以射击人眼、光学和光电装置:激光枪和激光炮能够击毁敌方坦克、飞机等,打击距离一般可达20公里。高能激光武器还能造成飞机失控、机毁人亡。战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹:可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。此外,激光还可以用做报警装置,和可见光电报警器比较起来,半导体激光器有很多优点:
①发射的是肉眼看不见的红外线。
②发射是脉冲式的,可以编码,使伪充信号失效,又无法干扰。
③半导体激光器效率高。
④方向性好,没有普通光的色散利发散。这种装置可以应用于机场、仓库、军营及其他秘密设施。
5 激光在工业上的应用
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及作为光源,识别物体等的一门技术,传统上看,它的研究范围一般可分为:
(1)激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
(2)激光加工工艺。激光技术是涉及到光、机电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,目前,工业上的激光加工技术主要有:激光焊接、激光切割、激光打孔、激光热处理、激光快速成型、激光涂敷等。
6 激光在科技上的应用
世界上第一台激光器诞生于1960年,我国于1961年研制出第一台激光器,40多年来,激光技术与应用发展迅猛,已与多个学科相结合形成多个应用技术领域,比如光电技术,激光医疗与光子生物学,激光加工技术,激光检测与计量技术,激光全息技术,激光光谱分析技术,非线性光学,超快激光学,激光化学,量子光学,激光雷达,激光制导,激光分离同位素,激光可控核聚变,激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
7 激光在日常生活中的应用
21世纪大力发展高新技术是迎接知识经济时代到来的必然选择。目前全球业界公认的发展最快、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术,必将成为21世纪的支柱产业。而在光电技术中,其基础技术之一就是激光技术。
科学界预测,到2015年,光电产业可能会取代传统电子产业。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。
21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信,并将引发一场照明技术革命,小巧、可靠、寿命长、节能半导体(1ed)将主导市场。
此外将推出品种繁多的光电子消费类产品,如CD、VCD、DVD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等;以及新型的信息显示技术产品,如CRT、1CD及PDP、FED、OEL平板显示器等,激光已经完全进入人们的日常生活中。
8 结束语
激光作为人类认识世界和改造世界的武器,使得人类对人自然的认识和改造能力得到了提高,而且在科学技术、工农业生产、人类生活等领域引起了一次深刻的变革。它使光学这个古老的科学分支变得面貌一新,在物理、化学、医学、军事等方面得到了广泛的应用,科技改变着世界,也正在改变着我们的生活,我们每天都在享受着科技带来的便利、舒适。
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