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激光故事——姚建銓激光科普節選

http://www.b2b.hc360.com 中國金屬加工網 信息來源:Author發布時間:2020年03月26日瀏覽:1503

北大的王選院士,是兩院院士,他得了我國最高的科技成就獎。現在你們看的書籍,20、30年代是怎么印出來的?都是油墨、鉛印,印刷的工人非常艱苦。印一張報紙挺費勁,現在快得不得了。據說用激光印刷,一部紅樓夢大概一兩天就可以印出來,快得不得了。激光照排實際上就是激光技術的應用。激光使得在很多領域里掀起了一種革命,產生很多新的領域:激光印刷、激光光學、激光醫學等,已經形成了一批新的技術領域,同時也產生了新的產業部門,創造了巨大的財富。而且激光還有一個特點,跟其他技術的結合,跟計算機技術、電子技術、信息技術,很多結合起來以后,正在改變著現代科學技術和整個社會的面貌。

我在1995年寫了一本科普的數,《院士科普叢書》,名字就是“激光——奇異的光”,不是一般的光。這里面講了激光的原理、激光的概念、龐大的激光家族等。到底激光包括固體、氣體、半導體、液體、其他一些方式。

激光有很多應用,還有激光在醫療方面的應用。激光可以再血管里面去打血栓,也可以治療癌癥等等。激光在能源上面也有很大的應用,激光可以分離同位素,可以搞受控核聚變。

原子彈跟氫彈有什么區別?原子彈是裂變、氫彈是聚變。核聚變的材料是從海水里面提煉出來的,70%的地球表面上覆蓋著水。

所以,海洋里面氫的同位素氘、氚的提煉是用之不盡、取之不竭的。所以,怎么樣把海水里面的氫的同位素氘、氚提煉出來以后,利用聚變的辦法,來受控聚變,而不是作為氫彈。把能量釋放出來,這樣就可以進行發電。

大家知道地球上的煤、石油資源都會用完,植物要變成石油要經過很長時間。太陽能、沼氣能、風能這些東西也是受一定的限制。所以,怎樣能夠把核能經過聚變的方法來進行受控,利用這個來進行發電,這個恐怕是人類當前的一個重大科學問題。咱們中國激光受控核聚變的研究已經進入到世界前三名。第一是美國,第二是日本,日本大島大學,第三是中國。也就是說在激光受控核聚變的意思是以激光作為驅動能量,把核聚變的能量釋放出來進行發電。所以,據估計到2020年,世界上才能得失相當。

其次,激光在信息方面的利用,在環境監測方面的利用,我還要舉一個例子,我們現在正在做激光大氣污染監測儀器,現在大家每天都看中央電視臺,報道全國幾十個城市的空氣指數,哪個地方輕度污染,哪個地方重度污染,這些東西都要經過測量。主要是測量什么東西?主要測量空氣中的二氧化硫和氮氧化物還有一氧化碳這些對人類有害的氣體。激光的應用講幾天幾夜都講不完。

激光在1960年出現,是由美國的一個科學家——梅曼發明的。但是梅曼本人并沒有得到諾貝爾獎金。什么人得到諾貝爾獎金呢?是為激光的產生奠定物理基礎的幾個人,他們是美國的湯斯和肖洛。還有蘇聯的巴索夫和普羅哈洛夫。這私人在1957年、58年各自在雜志上發表了論文,為激光產生奠定了物理基礎。

激光這個學科非常前沿,所以得諾貝爾獎金的物理學家和化學家非常多,華人科學家得諾貝獎,包括丁肇中、朱棣文及李遠哲,這些人都是跟激光有關系。

產生激光的四個要素,一個是要有激光介質。同時激光的能量不能無故產生,能量是守恒的,所以它必須要有一定的泵浦源,也就是要外界輸入的能量。還要有一個反射激光的諧振腔,這三個是必要的條件。

同時在這個條件下,還要使泵浦以后產生的震蕩的增益大于損耗,即符合震蕩條件。這四個條件同時燦在以后才可以產生激光。所以,前面幾個是必要條件,后面一個是充分條件。

下面我就舉幾個激光應用的例子。第一,激光全息照相。一般照相底片存儲的信號只是振幅信號,沒有相位信號,所以看著立體感不強。而激光全息照相就能夠把振幅及相位存儲在同一個底片上。一般在風景區有人兜售激光全息照相的小佛像,立體感特別強。另外,咱們買的襯衫、喝的飲料,還有茅臺酒什么的,有激光全息方位商標,一張紙貼在一個封口上面,這個照片有點立體感,這就是防偽,茅臺酒廠里出廠的每一個酒瓶上面扣上這個東西,你就不能偽造了。

此外還可以搞三維立體存儲。大家知道照片放的時間長了以后要發黃、發壞,不清楚了。可是假如說全息照片,全息照片保存的時間可以用玻璃板,玻璃板保存的時間非常長,也就是說可以長時間的能都得到保存,而且高密度保存。

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