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激光的应用实例

归档日期:08-22       文本归类:后向散射截面      文章编辑:爱尚语录

  大家对于激光这个词并不陌生。激光唱机、激光视盘所提供的听觉享受,全息照片给与我们的三维视觉效果,以及“死光”武器、星球大战计划都是人们津津乐道的话题。但激光到底是什么东西?它是怎样产生的?它又有什么样的性质?这恐怕就没有多少人了解了。

  在激光出现之前,只能用硬度较大的物质在硬度较小的物质上打孔。这样要在硬度最大的金刚石上打孔,就成了极其困难的事。激光出现后,这一类的操作既快又安全。用激光来切割钢板也是又快又省事。现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。激光还可用于焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,使材料熔化而不使其气化,在冷却后成为一块连续的固体结构。激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的。用激光来切割食物和胶合板并不成功。食物被切开的同时也被灼烧了,而切割胶合板在经济上还远不合算。另外,激光钻出的孔是圆锥形的,而不是机械钻孔的圆柱形,这在有些地方是很不方便的。

  激光在电子工业中得到广泛应用。可以用它来进行微型仪器的精密加工,可以对脆弱易碎的半导体材料进行精细的划片,也可以用来调整微型电阻的阻值。随着激光器性能的改善和新型激光器的出现,激光在超大规模集成电路方面的应用已经成为许多其他工艺所无法取代的关键性技艺,为超大规模集成电路的发展展现出令人鼓舞的前景。 激光的出现引发了印刷工业中的一场革命。现代社会中,信息的作用越来越重要。谁掌握的信息越迅速、越准确、越丰富,谁也就更加掌握了主动权,也就有更多成功的机会。因此在信息传播中,加快印刷速度,缩短出版周期也就有了相当重要的意义。

  现在已经得到广泛应用的激光照排技术就是一项重大的革命。激光照排是将文字通过计算机分解为点阵,然后控制激光在感光底片上扫描,用曝光点的点阵组成文字和图像。现在我国已广泛应用的汉字排版技术就采用了激光照排,它比古老的铅字排版工效至少提高5倍。

  激光大显身手的另一领域是医学。在外科手术中它不仅可以作为激光刀使用,而且在眼科、牙科、皮肤科与整容各方面都有独到的应用。激光刀的妙处在于它切割的同时也进行了灼烧,这恰好封闭血管防止其出血,也减少了感染的危险。用激光对牙齿进行无痛钻孔和去牙蛀,使人们对以前望而生畏的牙科手术大感轻松。相比以前的机械打孔,激光钻孔不仅不会产生大量的摩擦热,而且其所蒸发掉的只是被腐蚀处

  的黑色牙区,不会对健康的牙组织产生影响,从而疼痛感会大大减轻。激光在眼科上的应用是最令人叹为观止的。激光可以焊接脱开的视网膜,封闭破漏的血管,彻底摧毁飘浮在眼中冻胶状液体中的微小的沙粒(使其气化)。激光手术的优点是不需要切开眼睛就能完成手术,而且手术的疼痛感大为缓和。

  对于目前的不治之症--癌症,激光也提供了有效的武器。一方面,激光可以用作激光刀来切除肿瘤;另一方面,在癌症的早期诊断方面也卓有成效。癌症的早期诊断对于其治疗有着决定性意义。借助于激光能准确地确定肿瘤细胞和正常细胞,同时也提供了一个新的治疗途径。借助于一些特殊的化学物质,采用激光化疗法,能使这些特殊物质在激光作用下杀死肿瘤细胞,从而达到治疗癌症的目的。

  通讯设施是人类社会生活,尤其是现代社会生活必不可少的。激光的发明使通讯进入一个新天地。原来的电磁通讯技术容量小,保密性差,越来越不能满足社会发展的要求。电线年就有过光电话的设想,但由于普通光受云、雨、雾所阻碍,实验失败了。激光发明后,结合另一发明光导纤维,光通讯重获新生并得到迅速应用。

  光导纤维的概念可以回溯到1870年。英国科学家约翰·廷德尔使用有反射表面的管子,让光以曲折的“之”字形方式输送。如果用玻璃管,那么从一端射入的光将会从另一端射出,即使玻璃管弯曲多次结果仍然不变。其中奥妙在于光的全反射现象:当光在玻璃管内以某种角度射向玻璃和空气的界面时会全部反射回玻璃内。因此在光的传送过程中没有能量的损失,现代光导纤维应用了同样原理。柔软的高纯度的玻璃纤维比头发丝还细,但却比同直径的钢丝强度还高。光在光导纤维内沿之字形传播,因此光导纤维弯曲后也不影响其传播。

  激光通讯与无线电通讯相比,激光通讯保密性好,在军事通讯中应用十分广泛。另外,在空间通讯领域,选取不被大气吸收的波长的激光可以克服无线电通讯的一些局限。可是由于激光光束在大气层里传播时会受到大气中微粒的吸收或散射,从而使激光通讯的距离受到限制。这使得目前的激光通讯只能作为无线电通讯的一个有效补充,但还不能够取而代之。

  激光测距仪是激光在军事上应用的起点。60年代的越南战争和中东战争首先将其应用到火炮系统,大大提高了火炮射击精度。雷达是二战中的产物,而激光雷达又给雷达发展指示新方向。相比于无线电雷达,由于激光发散角小,方向性好,因此其测量精度大幅度提高。由于同样的原因,激光雷达不存在“盲区”,因此尤其适宜于对导弹初始阶段的跟踪测量。但由于大气的影响,激光雷达并不适宜在大范围内搜索,还只能作为无线电雷达的有力补足。

  此外,还有精确的激光制导导弹,以及模拟战场上使用的激光武器技术运用。在激光实战演习的战场上,酷似实际战争场面。那里,炮声隆隆,硝烟弥漫,演习的双方互相射击,不时有伤员退出战场。为什么会这样呢?原因并不复杂。像一支激光步枪,每发射一次就射出一束激光。而演习双方战士的身上都有光电接收器和发声装置。如果某束光射中一名士兵,则通过其随身的计算机分析会得出“死亡”、“受伤”和“丧失战斗能力”等结论,并同时发出声音和烟雾。激光模拟实战演习大大节约了演习费用,而又逼真地表现了战争气氛,确保人员生命安全,因此广为各国军队欢迎。

  激光从诞生到目前只有短短的一段历史,激光技术已经融入我们的日常生活之中了。在未来的岁月中,激光会带给我们更多的奇迹。

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