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激光有哪些特性

火烧 2016-11-12 11:08:20 十万个为什么 1091
激光和普通光不同,它是由物质的原子受激辐射时产生的。因此,激光的行为也与普通光有所不同。它的特点是:方向性好、单色性好、亮度高和相干性好。 方向性就是指光的集中程度。探照灯和手电筒发出的一束光,看上去是笔直的,似乎很集中,其实,这种光射到一定距离后,就会分

激光和普通光不同,它是由物质的原子受激辐射时产生的。因此,激光的行为也与普通光有所不同。它的特点是:方向性好、单色性好、亮度高和相干性好。

方向性就是指光的集中程度。探照灯和手电筒发出的一束光,看上去是笔直的,似乎很集中,其实,这种光射到一定距离后,就会分散开来。而激光则是方向最一致、最集中的光。一定能量的激光可以射到离地球约38万千米的月球上,而普通的光射出不到几百千米,就已分散得非常微弱了。1962年,人类首次用激光器产生的光束照射到月球的表面,激光在月面上留下了一块明显可见的亮斑,这是最强的探照灯无论如何也无法办到的。

单色性是指光的颜色是否单纯,实际上就是光的波长是不是一致。可见光的波长在400~760纳米范围内,它包括红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种颜色的光。即使是某一种颜色的单色光,波长也不一致,而是包含了一定范围内不同波长的光。例如,红光就包含了波长为622~760纳米范围的光。而激光的波长非常一致,一束激光中的波长差别只有亿分之一纳米,甚至更小,是一种单色性极好的光。例如,氦-氖激光器发出的一束红色激光,波长为632.8纳米,其单色性比一般光源的单色性高1万倍。

激光器具有很高的发光强度,即激光的亮度高。激光器能在一万亿分之几秒作用时间里,得到几百万亿瓦的功率,温度可达几千万摄氏度甚至几亿摄氏度。制造卫星就离不开激光,卫星中的零部件、电池、继电器等,就是用激光焊接的。如果把激光的能量会聚在一点上,不但可以打穿厚金属板,甚至还能在极坚硬、极难熔的材料上打洞。如加工喷射尼龙的喷丝孔,火箭发动机上的喷油嘴,钟表里钻石轴承的小孔,等等。要攻克这些高精度的技术难关,都离不开激光。激光还成了外科医生手中神奇的“手术刀”。激光经过弯弯曲曲的光导纤维,从一端透射出来,会聚在一个点上,这一点上的激光强度很高,可以用来切除肿瘤、在牙齿上钻孔、修补牙洞,甚至还能透过眼睛的瞳孔,把已脱落下来的视网膜重新焊接在角膜上。

相干性好,就是光的波长一致、相位一致和方向一致。如果我们把一束光比作一支正在行走的队伍,这支队伍里的每个人的步伐大小、起步时间和行进方向都不一致,简直不成为队伍,人员之间互不相干,普通光就是这样一支互不相干的“光子队伍”。而激光则是一支十分整齐而又步伐一致的“光子队伍”,即所谓相干性很好。

激光有那么大的威力,绝不是激光器凭空创造出来的,而是因为激光具有以上这些特性。激光的这些特性也是相互联系的,简而言之,可概括为一句话“单色高亮度”。

关键词:激光 单色性 相干性 方向性 亮度

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