为什么激光可以切割钢板 太阳光却很安全

来源:西点校尉    关键词:激光, 钢板, 激光技术,    发布时间:2019-12-01

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地球之所有出现生命,和太阳的光线有很大的关系。太阳的光线,给地球带来了生命所必须的能量。植物利用光线进行光合作用,让产生生命所必须的其它能量,最终形成了一个生机勃勃的地球。

现在,除了太阳发出的光线以外,我们还能自己制造各种各样的光线,比如说我们每天见到的灯光,各种东西燃烧发出的光线,还有一种威力很大的光线——激光。想必大家都听过激光,在很多场景中,我们都会利用到激光,比如说激光切割,以及激光手术还有我们在电影当中见到的激光武器等。激光和我们平常所见的灯光和太阳光不同,它的威力比这些光线要大得多。那么为什么都是光线,普通的灯光和太阳光的威力却不像激光这么大呢?

首先我们来了解一下什么叫激光。

激光的原理早在20世纪初就被爱因斯坦发现,随后被其它其它科学家制造了出来,这也成为了核能、电脑和半导体之后人类又一个非常重大的发现。

激光的原理很简单,就和我们普通发出光线的原理一样,原子中的电子在吸收能量之后,从低能级跃迁到高能级,然后有从高能级回到低能级,在这个过程中能量就会随着光子被释放出来,形成光束,这就是我们所看到的激光。

那么激光的威力为什么这么大呢?

首先,激光的方向一定。

我们普通看到的太阳光和各种人造光源,它们都是向四周发射的。而激光和这些光线不同,它通过特制的激光器进行发射,发出的光线一直朝着给一个方向,而且光束的发散度非常低,基本接近平行,这样就能够保证激光的威力。我们平常照射太阳时,基本上只有温暖的感觉,不过如果用了放大镜,就可以让东西燃烧,也正是因为这个原理。

第二,激光的亮度极高。

在激光发明之前,人类能够创造出亮度和太阳亮度一样的光源,不过当科学家利用激光发射器创造出了激光以后,它的来亮度达到了太阳光的几百亿倍。这就造成了大量的光子聚集在一个极小的空间范围内,所以它所携带的能量当然要比太阳高得多,因此威力大很多。

最后,激光携带的能量非常大。

光子中所携带的能量通常可以用E=hv来计算,h代表的是普朗克常量,而v代表的是光的频率。我们知道波长越短、频率越大,光子所携带的能量越多。而波长从红外线到可见光,再到紫外线,波长越来越短,光子所携带的能量就越大。而激光的波长一般是在可见光内,它单个光子所携带的能量并不会太大,但是因为激光的作用范围很小,所以光子的密度很大,而且它能在短时间内聚集起大量的能量。因此,激光的威力要比普通光线大很多。

激光的应用

由于激光的种种特性,在各个方面都有它的用武之地。在医学方面,激光可以用作激光美容,去除一些色斑等非常有效。而且激光还能够用于近视手术、皮肤病手术等,比一般的手术效果要好很多。

在军事方面,激光也能够用作激光武器。我们都知道,激光的威力很大,它能哦故利用定向发射装置,直接摧毁目标,具有速度快、转向灵活等优点,而且激光武器还不会造成污染。

在通讯方面,也有很大的作用。激光通信是一种大气空间传输的通信方式。它有容量大、保密性好、不受电磁干扰等特点,但是遇到天气状况不好的时候,损耗也很大。所以激光通信通常应用于近距离通信,或者是大气层之外的卫星通信和深空通信等。

激光在工业应用方面最为广泛。在上个世纪,科学家就已经发明了激光切割技术,能够准确高效地对一些不易切割的材料进行切割。除此之外,激光还被用于激光玻璃等材料当中。利用激光,科学家还发明了激光传感器,可以用于无接触的远距离精确测量等。此外,中国科学家还利用激光进行核聚变,创造除了我国激光核聚变装置,对中国可控核聚变的研究起了非常大的作用。激光的运用已经遍及生活的方方面面。

激光的出现,和许多改变我们世界的科技一样,让人类的生活得到了长远的发展,极大地改变了我们的生活,可以说激光是20世纪一项非常伟大的发明。