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为什么激光性能优越?

激光应用非常广泛,从手术刀、焊接、切割、打印机到扫描成像、微细加工、通信,甚至作为武器,它几乎无处不在。它具有普通光源所不具备的很多优点,毕竟它产生的机理和普通光源非常不同。

光的单色性与发生跃迁的能级的寿命有关,寿命越长,单色性越好。激光器发出的受激辐射光是从寿命高达几毫秒到几秒的亚稳态发射出来的,单色性很好。此外激光在谐振腔内反复反射,多条光束之间发生干涉,进一步增强了单色性。普通光源中原子的激发态能级寿命约10纳秒,即使单色性最好的氪灯的单色性比气体激光器还差100万倍。利用激光极好的单色相干性,可以进行很多精密的实验,由此开创了很多新的学科和工艺,比如激光全息呈现、激光测距、激光干涉、激光测速等。

由于谐振腔对光束方向的选择作用,激光光束的发散角很小,方向性很强,能量高度集中。比如实验室常用的氦氖激光器,虽然功率只有10毫瓦,产生的光的亮度却可以达到太阳光亮度的10万倍。激光的发散角一般只有毫弧甚至更小,将一束激光射向38万千米之外的月球,其表面光斑半径不超过1千米。如果采用调制技术将能量在时间上集中起来,可以得到极高的脉冲功率比如,美国的国家点火装置拥有192条激光束,能在几万亿分之一秒的时间内将激光发射到约2毫米宽的靶上,其组合峰值功率最高达500万亿瓦,是三峡大坝总功率的2万倍。

激光的优点一时难以说尽,不妨找找你身边哪些地方用到它了吧!

【知识点】微波激射

微波激射又称“脉泽”,可以看作微波波段的激光,它先于激光而实现。汤斯因此获得了1964年的诺贝尔物理学奖。后来射电天文学家发现在宇宙空间存在丰富的天体微波激射源,比如羟基、水分子、氧化硅、甲醇等,它们与恒星演化过程有关。

【知识点】“激光”与“镭射”

激光器这个词实际是“受激辐射光频放大器”的缩写。港台地区把激光这个词翻译为“镭射”,是根据英文音译的,实际上激光跟放射性元素镭没有任何关系。

【发散思维】你见过人们利用激光做什么事情?

【本文关键词】激光 谐振腔