[理學(xué)]激光技術(shù)講座激光技術(shù)應(yīng)用-資料下載頁(yè)
2025-01-21 20:42本頁(yè)面
【正文】 還有 四季 變化、天氣變化等影響，太陽(yáng)能的實(shí)際 利用率 是很低的。 在太空的情況就不同，在那兒沒有大氣層造成的能量損失，沒有氣候變化帶來(lái)的影響，還可以不分晝夜地接受太陽(yáng)能。 因此，在太空建立 太陽(yáng)能電站 ，太陽(yáng)能的 利用率 會(huì)大大提高，估計(jì)能夠比在地面 高 10倍 。 在 月球 上有豐富的氦 同位素氦 3, 這是非常優(yōu)秀的核燃料 . 所以人們又計(jì)劃在 月球上建立核電站 . 太空太陽(yáng)能電站和月球核電站生產(chǎn)出來(lái)的 電能 又如何輸送到地面 ? 辦法之一是利用 激光來(lái)傳送 . 把產(chǎn)生的 電能轉(zhuǎn)變成激光 ，激光束發(fā)射到地面，地面接收系統(tǒng)接收激光束后，通過(guò) 光電轉(zhuǎn)換 裝置轉(zhuǎn)換成電，就可以由電網(wǎng)傳送給用戶。 太空建立太陽(yáng)能電站 9 ．激光引雷 建立有效的 避雷系統(tǒng) ，防止輸電系統(tǒng)和電子設(shè)備遭受 雷擊 ，這是現(xiàn)代化社會(huì)需要解決的重要問題。 利用激光技術(shù)可以建立有效的避雷系統(tǒng)，其原理是使用高強(qiáng)度 激光束引起大氣擊穿 ，在大氣中形成有一定長(zhǎng)度的 等離子體通道 ，再用紫外激光束引導(dǎo) ，把 雷電導(dǎo)人地球 ，完成避雷針的作用。 激光雷達(dá)和激光引雷的示意圖 利用激光大氣等離子體通道可能將雷電引到安全的地方。由于 自相位調(diào)制 ，激光在傳輸?shù)礁呖諘r(shí)，它的頻譜被展寬，從紅外到紫外涵蓋整個(gè)可見光區(qū)，此時(shí)又叫 白光 或 超連續(xù) 。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有很強(qiáng)的白光沿大氣通道反射回來(lái)。測(cè)量 這些反射的 白光譜 ，可以用來(lái)分析高空中的氣體分子和懸浮顆粒的成份。同時(shí)強(qiáng)度為 10121015 W/cm2 的激光在高空可以電離氣體和塵埃，通過(guò)探測(cè) 熒光譜 也可以分析大氣成份。這種可以定點(diǎn)分析高空氣體成份的手段形象地叫做 激光雷達(dá) 。激光大氣通道中除了白光超連續(xù)，還有多絲動(dòng)力學(xué)和錐角輻射等有趣的現(xiàn)象。 10 ．觀察瞬態(tài)過(guò)程 自然界有不少過(guò)程是瞬間即逝，比如 化學(xué)反應(yīng) 過(guò)程， 視覺 過(guò)程， 光合作用 過(guò)程， 分子光離解 過(guò)程， 原子光電離 過(guò)程，半導(dǎo)體的 熱載流子弛豫 過(guò)程等 , 發(fā)生的時(shí)間尺度是在 皮秒到飛秒 。 詳細(xì)了解這些過(guò)程有很重要價(jià)值。就以化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，提高控制化學(xué)反應(yīng)能力，能夠大大提高化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)效益。 一個(gè)希望的化學(xué)反應(yīng)往往伴隨一些不想要的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)通道 ，導(dǎo)致生成一些副產(chǎn)物，需要費(fèi)心去分離和提純。 弄清化學(xué)反應(yīng)機(jī)制 ，選擇和 控制化學(xué)鍵的斷裂 ，就能夠控制化學(xué)反應(yīng)沿著希望的通道進(jìn)行，避免那些不希望的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。但是 化學(xué)反應(yīng)經(jīng)歷的時(shí)間往往非常短暫 ，要了解其過(guò)程需要有時(shí)間分辨率在飛秒尺度的測(cè)量技術(shù)，這在過(guò)去是一件辦不到的事。 現(xiàn)在 , 激光技術(shù)能夠?yàn)槲覀兲峁╋w秒時(shí)間分辨率的測(cè)量技術(shù) . 美國(guó)加州大學(xué)理工學(xué)院的科學(xué)家澤維爾 (Ahmed H . Zewail,1946~) 利用 飛秒激光 , “拍下”了化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的 照片 , 解開了過(guò)去化學(xué)反應(yīng)中的一些謎 . 鑒于他做出的突出貢獻(xiàn) , 獲得了 1999年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) . 11 ．模擬宇宙演變 激光技術(shù)能夠幫助科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 宇宙演化 研究和 天體物理 的研究。 利用高功率激光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的 高溫高密度等離子體 現(xiàn)象，可以用來(lái) 模擬 天體物理的一些現(xiàn)象，研究天際星體的形成和演化。 比如用 高功率激光束照射到靶球 ，產(chǎn)生高密度高溫度等離子體，其產(chǎn)生的 特征 尺寸 微爆景象與 超新星爆炸 情景相類似。 美 太 瓦級(jí) 超級(jí)激光 器的壓縮機(jī)室（壓縮被延伸器拉長(zhǎng)的光脈沖） 北極光 星系：巨大的聚變反應(yīng)堆 空間等離子體形態(tài) 爆發(fā)磁環(huán)及實(shí)驗(yàn)室模擬 ?1916年，愛因斯坦提出 受激輻射 概念 ?1946年，布洛赫提出 粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 概念 ?1947年，蘭姆和雷瑟福指出通過(guò)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)可以實(shí)現(xiàn)受激輻射 ?1948年，柏塞爾發(fā)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，提出 負(fù)溫度的概念， 1952年，與布洛赫獲得諾貝爾獎(jiǎng) ?1949年，卡斯特勒發(fā)明 光泵 ， 1971年獲得諾貝爾獎(jiǎng) ?1951年，核自旋能級(jí)反轉(zhuǎn) ?1952年，韋伯提出 微波激射器原理 發(fā)明激光器的歷史進(jìn)程： ?1954年， 湯斯 、 肖洛 和 普洛霍洛夫 、 巴索夫 發(fā)明氨Maser(微波激射放大器 ) ?1957年，湯斯和肖洛最先發(fā)表激光器的詳細(xì)方案，引入激光的概念 ?l 958年 l 2月，肖洛和湯斯在 《 物理評(píng)論 》 上發(fā)表 《 紅外區(qū)和光學(xué)激射器 》 ，論證將微波激射技術(shù)擴(kuò)展到紅外區(qū)和可見光區(qū)的可能性。這是關(guān)于激光有重要意義的歷史文獻(xiàn)。湯斯因此于 1964年獲諾貝爾物理獎(jiǎng) ?1960年， 梅曼 發(fā)明第一臺(tái)激光器 —— 紅寶石激光器 參考文獻(xiàn) [1] 蔡樞 , 吳銘磊 , 大學(xué)物理 (當(dāng)代物理學(xué)前沿專題部分 ), 第二版 , 高等教育出版社 , 2022 [2] 馬廷鈞主編 , 現(xiàn)代物理技術(shù)及其應(yīng)用 , 國(guó)防工業(yè)出版社 , 2022 [3] 雷仕湛 , 創(chuàng)造奇跡的光 —— 21世紀(jì)激光技術(shù) , 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 , 1995 [4] 陳澤民 , 近代物理與高新技術(shù)物理基礎(chǔ) , 清華大學(xué)出版社 , 2022 [5] 西德 : , 激光在工業(yè)與技術(shù)中的應(yīng)用 , 孫義雁譯 , 科學(xué)出版社 , 1980 [6] 潘家來(lái) , 激光拉曼光譜在有機(jī)化學(xué)上的應(yīng)用 , 化學(xué)工業(yè)出版社 , 1986 [7] 倪光炯等 , 改變世界的物理學(xué) ，復(fù)旦大學(xué)出版社 , 1999 [8] 李本正等 , 光盤系統(tǒng)及其應(yīng)用 ，北京工業(yè)大學(xué)出版社 , 2022
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