[理學(xué)]激光技術(shù)講座激光技術(shù)應(yīng)用-wenkub.com
2025-01-18 20:42 本頁(yè)面
【正文】 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(ài)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(jiàn)光區(qū)的可能性。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。 詳細(xì)了解這些過(guò)程有很重要價(jià)值。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。 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。 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 。 到 90年代，用激光束能夠把一只專門設(shè)計(jì)的、帶有反射鏡的飛行器 提升到 30m的高度。冷卻到這個(gè)溫度的各個(gè)原子將處于 相同量子狀態(tài) ，它們的物質(zhì)波有 很高相干性 ，如同激光器輸出的激光一般。 利用原子的物質(zhì)波的干涉現(xiàn)象 , 做成分辨能力非常高的干涉儀 . 但是 , 由于原子在實(shí)際上并不是靜止不動(dòng) , 而是不停地在運(yùn)動(dòng) . 溫度為 20℃ 的氣體， 原子的運(yùn)動(dòng)速度 高達(dá) 每秒鐘幾百米 ，比噴氣式飛機(jī)飛行的速度還要快。 6 ．激光冷卻 現(xiàn)在，對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)已經(jīng)發(fā)展到以原子和分子水平進(jìn)行分析研究。用光鑷子還可以 分選單個(gè)染色體 。（ ：圖 71 71 717） 5．光鑷子 如果設(shè)法把小球 粘 在要研究的生物分子上，用“光鑷子”“夾”住小球，同時(shí)也就帶動(dòng)了生物分子。 “會(huì)聚 ”或“ 發(fā)散 ”的 強(qiáng)激光 在物質(zhì)中傳播時(shí)，對(duì)物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生一種“ 梯度力 ”的作用（ 光學(xué)教程， ）。利用激光 選擇激發(fā) 或選擇電離 原子、分子，在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 激光感應(yīng)熒光光譜 和 共振多光子電離光譜 ，探測(cè)靈敏度極高， 可探測(cè)單個(gè)原子或分子 。 多普勒加寬 ：光沿 Z 方向傳播。 光譜學(xué) 是通過(guò)物質(zhì) (原子、分子、團(tuán)族等 )對(duì)光的吸收與發(fā)射， 研究光與物質(zhì)相互作用 的一門學(xué)科．它起源于 17世紀(jì)牛頓 ( I . Newton)進(jìn)行的色散實(shí)驗(yàn)。 因而，在強(qiáng)激光作用下，產(chǎn)生了一系列新物理現(xiàn)象。 研究這些現(xiàn)象的性質(zhì)及其應(yīng)用，構(gòu)成了光學(xué)的新分支 —— 非線性光學(xué)。 目前激光武器還在發(fā)展，但迄今為止，還設(shè)有一個(gè)國(guó)家建立起一個(gè)科學(xué)可行的戰(zhàn)斗和防御系統(tǒng)。用于防空，當(dāng)防空預(yù)警衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)敵方發(fā)射洲際導(dǎo)彈后立即報(bào)警，地面高能激光武器按控制中心的指令 把激光束射向己方同步衛(wèi)星 ，衛(wèi)星上的 反射鏡 再把光束反射到敵方導(dǎo)彈，把它們摧毀。如果四個(gè)接收器收到的激光一樣多，就按原來(lái)方向飛行，如果有一個(gè)接收器接收的激光少了，它就自動(dòng)調(diào)整方向。它的主要用途有： (1) 安裝在重型戰(zhàn)略轟炸機(jī)和導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上 ，用來(lái)對(duì)付威脅它們的導(dǎo)彈、截?fù)魴C(jī)或反艦導(dǎo)彈。 但激光武器也存在一些 弱點(diǎn) : 一是 在大氣中使用時(shí) , 會(huì)因 大氣對(duì)激光的衰減作用 而減小威力 . 如遇天氣不好(如有云、霧等 ), 其攻擊效果更是受影響 . 二是 光線直線傳播， 不能繞過(guò)障礙物 ，所以攻擊目標(biāo)時(shí)要求“ 通視 ”。 美國(guó)勞倫斯 激光武器有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) 速度快、射束直、精確度高 . 光以 3 108m/s的速度傳播 , 射擊時(shí) 不需要提前量 . 同時(shí)由光光沿直線傳播 , 因此瞄準(zhǔn)精度高 , 對(duì) 高速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo) , 這個(gè)優(yōu)點(diǎn)尤為突出 . (2) 無(wú)慣性 . 光子的靜質(zhì)量為零 , 射擊時(shí) 無(wú)后座力 , 便于迅速變換射擊方向而不影響射擊精度 . 可連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)而不影響高速載體 (如飛機(jī) )的運(yùn)動(dòng) . (3) 摧堅(jiān)能力強(qiáng) . 由于激光 能量高度集中 , 所以可摧毀任何堅(jiān)固材料制作的目標(biāo) . (4) 不污染環(huán)境 . 不存在常規(guī)武器的硝煙、塵埃和核武器的放射性污染 . (5) 抗電磁干擾能力強(qiáng) . 激光怎樣 擊毀目標(biāo) 呢？一是 穿孔 ，二是 層裂 。 激光照射 可以改善 魚 的生活習(xí)性，提高它對(duì)生活環(huán)境的適應(yīng)能力及抗病害的能力。 沙田柚 也是一種佳果，果肉嫩而蜜甜，但它有一個(gè)缺點(diǎn) , 果實(shí)內(nèi)的籽太多 , 每個(gè)果內(nèi)平均有 140~150粒 . 現(xiàn)在用激光技術(shù)對(duì)它進(jìn)行了改造 , 果內(nèi)的籽大大減少，還有約 10％ 的果內(nèi)沒(méi)有籽 , 產(chǎn)量也獲得提高 , 平均一棵樹(shù) 多收 1倍 的柚子。 2 ．光凝治療 3 ．光照射治療 低功率 激光束照射生物體，通過(guò) 生物效應(yīng) ，能對(duì)人體起 消炎 、 消腫 、 鎮(zhèn)痛 和 促進(jìn)傷口愈合 的作用。 激光刀在切開(kāi)組織的同時(shí)，激光的能量還把組織中的血管燒結(jié)封閉起來(lái)，起到 止血 的作用。現(xiàn)在，激光技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)中的新技術(shù)，并且
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