激光与阳光有什么区别?太阳:来人,断电

来源:有料科普    关键词:激光器, 光束,    发布时间:2019-11-24

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激光我们都见过,或者听说过,小到玩具游戏,大到工业设备与激光武器,这都是源自大小不一,强弱不同程度的激光发射装置组成,即使再弱的激光也比太阳光线强,这是为什么呢?


太阳光与激光的不同之处

每种颜色的光都有不同的波长。例如下图所示,蓝光具有比红光短的波长。阳光由具有许多不同波长的光组成,我们的眼睛将这种混合的波长视为白光。

激光的波长和太阳不同,激光自然不会发生,它是由人为创造发明的。激光产生一束狭窄的光束,其中所有的光波都具有非常相似的波长(下图所示)。所以这就是为什么激光束非常窄,非常明亮并且可以聚焦到非常小的斑点并强于太阳光的原因了。

由于激光保持聚焦并且不会散开太多,因此激光束可以传播很长的距离。他们还可以在很小的区域上集中大量能量,并可以点燃一些物质。


激光是如何发光的

激光的颜色有很多种,典型的红色激光将包含一个由红宝石制成的长晶体(介质),并在其周围包裹着一个闪光管。闪光灯管看起来有点像荧光灯,只是绕着红宝石晶体盘绕,发射出波长一样的光线,而这些闪烁频率一样的光就是激光了。


高压电源使电子管闪烁。每次电子管闪烁时,它将能量“泵入”红宝石晶,使能量以光子形式注入晶体。红宝石晶体中的原子(绿色的大斑点)通过吸收过程吸收了这种能量。原子的电子跃迁到更高的能级时会吸收能量。几毫秒后,电子通过发出光子(小的蓝色斑点)返回到其原始状态。这被称为自发发射。原子发出的光子在红宝石晶体内上下缩放,以光速传播。这些光子中的每一个光子激发另一个已经激发的原子。当这种情况发生时,被激发的原子释放出一个光子,我们也将原来的光子也带回来。这称为受激发射。甲镜在激光管的一端保持光子在晶体内来回弹跳。电子管另一端的反射镜将一些光子反射回晶体中,但让一些光子逸出。逃逸的光子形成非常集中的强激光束,就形成我们所看到的激光了。


激光的利用价值

通常我们所使用含有激光的产品限于激光打印机,条形码扫描仪和DVD播放器。除此之外被用在精密工具中,可以切割钻石或厚金属,以及经过设计之后用于精细的激光手术刀。


另外激光也被科学家用来测量地球到月球的距离,通过测量激光束到达月球和返回月球所需的时间来计算两者之间的距离。


由于激光具有增益可变的性质,只要能做出足够大的激光发射装置,那么激光的能量也会增大,就像一些激光武器一样不费一枪一弹,能在地面上利用激光摧毁天上的飞机,当然这种巨型激装置最耗费的是电,能量越大的激光耗费的电量就越多,所以一般人即使能造出来,也付不起电费。

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