激光是20世紀以來,繼原子能、電腦、半導體之後,人類的又一重大發明,被稱為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。
激光的原理早在1916年已被著名的物理學家愛因斯坦發現,但是直到1958年激光才被首次成功製造。
最亮的光
激光是迄今為止人類所見到的,包括自然界中的光源所發射的光中最亮的光。它的亮度為太陽光的50億倍。普通的光源是向四麵八方發光的,激光則朝一個方向射出,光束的發散度極小,幾乎接近平行。把激光從地球射到距我們38萬千米的月球上,也隻是一個直徑為幾千米的光斑。而且由於激光的亮度很高,在地球上可以接收到從月球上反射回來的激光,用它測量地球和月球之間的距離,誤差僅為幾厘米。激光的能量並不算很大,但是由於它的作用範圍很小,使得它的能量密度很大,短時間裏可以聚集起大量的能量。
激光的應用
激光對自然科學領域的滲透和影響,促進了各個學科的發展,並促成許多新學科的形成。
激光的特性和電子學、電腦以及和新的光學材料結合起來為激光在高科技許多方麵的應用開辟了廣闊的前景。激光技術已成為高技術的主要構成部分之一。
利用激光能量在時間和空間上的高度集中可以對各種材料進行打孔、焊接、切割等。
在信息工程中,激光廣泛應用於激光通信、激光信息儲存、激光打印、激光複印、激光印刷、激光電視、激光大屏幕立體顯示、證券核實與識別、指紋檢驗與核實、激光圖像處理等方麵。激光光盤可以用作電腦的大容量存儲係統。由於光盤存儲器比較便宜、耐用、信息量大,因而在電腦應用上已經普及。激光通信的信道容量大、傳送路數多,它至少可以容納幾十億個通信線路或者同時播送近一千萬套電視節目,這是過去任何一種通信工具都不能達到的。未來光通信將是現代化城市內和城市間通信的主要手段。
在醫學領域利用激光可以治療近視眼、白內障等多種眼科疾病。激光治療時間短、照射量小,因此病人無痛感也無須麻醉,而且安全可靠,痊愈期短。用激光治療或與其他傳統療法配合使用,已能治療或控製許多腫瘤和病症。在皮膚科,激光被用來治療色素病、濕疹、皮炎等。在五官科,激光可用來切割扁桃體、耳鼻咽喉部血管瘤;用激光可以燒灼凝固治療慢性鼻炎、鼻出血。激光還被用來輻射治療急性扁桃體炎和進行消腫,促進組織再生,加速創傷愈合等。在牙科方麵激光可以用來對牙齒施行鑽孔與切割,縮短治療時間並減輕病人痛苦。
外科中用激光刀進行手術,操作方便,切口速度快,可燒灼傷口,從而阻止血液流失,對小血管有凝固封閉作用。所以在血管豐富的部位施行手術時,激光手術刀就顯現出它的優越性。使用激光手術刀還有殺菌作用,能防止感染和阻止惡性細胞轉移。
激光器出現後,光武器的設想才有了實現的可能。激光可作為反導彈武器,就是在偵察到敵人發射導彈後用激光截擊,使導彈在途中即被破壞,免除其威脅。激光又可用來做近程戰術武器,打擊目標包括幾千米到幾十千米內的坦克、飛機和近程導彈等,形式可以是空對空、空對地、地對地、地對空、艦對空等,在其有效射程內準確性高、破壞力大。
激光還有許多方麵的應用。在農業上,用激光按一定劑量、一定時間照射在作物種子的特定部位上,可以實現激光育種。激光育種安全、簡便,照射後,可加速種子的發芽,提高發芽率,促使成熟加快,提高產量。在生物學研究中,用激光刀切割細胞已成為現實。在環境保護中,激光已成為監控大氣汙染的有效工具。激光技術給人們帶來了巨大的效益,它將是各國在新技術革命中競相發展的一個重要領域。