一、激光的本質(zhì)
首先咱們先回顧下之前學(xué)習(xí)過的物理知識。在微觀層面,電子繞原子核做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),但是在不同的能量級上兩者的距離不同。當(dāng)電子從高能級掉到低能級時(shí),根據(jù)能量守恒定律,這部分能量會(huì)以光和熱兩種方式釋放出去,這就是光的本質(zhì)。而光具有波粒二象性,不同波長的光表現(xiàn)出不同的特性,符合一定波長的光而表現(xiàn)出來的,就是激光。
激光之所以適用范圍很廣,取決于它具有的的特點(diǎn):
●方向性好:激光發(fā)射后發(fā)散角非常小,激光射出20公里,光斑直徑只有幾十厘米,激光射到38萬公里的月球上,其光斑直徑還不到2公里。
●單色性好:光的顏色由光的不同波長決定,不同的顏色,是不同波長的光作用于人的視覺的不同而反映出來。激光的波長基本一致,譜線寬度很窄,顏色很純。單色性很好。由于這個(gè)特性,激光在通信技術(shù)中應(yīng)用很廣;
●亮度高:由于激光的發(fā)射能力強(qiáng)和能量的高度集中,所以亮度很高,它比普通光源高億萬倍,比太陽表面的亮度高幾百億倍。亮度是衡量一個(gè)光源質(zhì)量的重要指標(biāo),若將中等強(qiáng)度的激光束經(jīng)過會(huì)聚,可在焦點(diǎn)出產(chǎn)生幾千到幾萬度的高溫;
●相干性好:相干性是所有波的共性,但由于各種光波的品質(zhì)不同,導(dǎo)致它們的相干性也有高低之分。普通光是自發(fā)輻射光,不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。激光不同于普通光源,它是受激輻射光,具有極強(qiáng)的相干性,所以稱為相干光。
二、激光和激光器的種類
我們平時(shí)見到的以及我們的意識里,激光應(yīng)該是紅色的。其實(shí)激光在不同的波長表征出不同的顏色,甚至還有不可見紅外激光,具體如下:
● 激光可見光束顏色波長從短到長依次為:藍(lán)紫色(405nm),藍(lán)色(445nm,460nm,473nm),綠色(532nm),黃色(589nm)和紅色(635nm,650nm)
● 不可見紅外激光(808nm,980nm,1064nm)具有比可視紅光較長的波長。
下面我們來說說激光器的種類,目前常見的激光器按工作介質(zhì)分氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器和染料激光器5大類,近來還發(fā)展了自由電子激光器。大功率激光器通常都脈沖方式輸出已獲得較大的峰值功率。有興趣的同學(xué)可以更深入的了解一下。
激光器
三、激光的用途
● 激光通訊:利用激光進(jìn)行載波通信,由于其抗干擾性強(qiáng),所以它傳輸帶寬高,容量大,距離遠(yuǎn);
● 激光醫(yī)學(xué):夠扮演鉆頭、手術(shù)刀、焊槍等多種角色,或激光手術(shù)治療、弱激光生物刺激作用的非手術(shù)治療和激光的光動(dòng)力治療。
●激光測距:激光測距是以激光器作為光源進(jìn)行測距。與光電測距儀相比,不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測距精度,顯著減少重量和功耗,使測量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距離變成現(xiàn)實(shí)。
● 激光加工:包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標(biāo)、劃線、微調(diào)等各種加工工藝。
●激光唱片:能夠用來貯存各種信息和聲音。影碟能夠貯存和再現(xiàn)畫面和影片,而得到計(jì)算機(jī)幫助、運(yùn)轉(zhuǎn)自如的光盤只讀存儲(chǔ)器可以包容所有范圍的信息,從字詞、音樂一直到畫面和活動(dòng)的電視連續(xù)鏡頭。
● 軍事激光:激光在攻擊和防御層面都有應(yīng)用。在攻擊方面,美國已經(jīng)研制出激光炮并實(shí)驗(yàn)成功;在防御方面,激光雷達(dá)也有大范圍的用途。
除此以外,目前有研究將激光用于指紋之別和面部識別。激光的用途還有很多很多,更多的用途也需要大家去研究,去開發(fā),也希望本文能讓大家對激光有一定的初步認(rèn)識。
激光雷達(dá)
不單單以上這些,激光還有更廣、更寬泛的應(yīng)用需要去研究和挖掘,希望未來有更多的人來研究激光,使之為我們生活和社會(huì)帶來更大的便捷。
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