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激光故事——姚建铨激光科普节选

来源:百超迪能激光2020-03-24 我要评论(0 )   

北大的王选院士,是两院院士,他得了我国最高的科技成就奖。现在你们看的书籍,20、30年代是怎么印出来的?都是油墨、铅印,印刷的工人非常艰苦。印一张报纸挺费劲,现...

北大的王选院士,是两院院士,他得了我国最高的科技成就奖。现在你们看的书籍,20、30年代是怎么印出来的?都是油墨、铅印,印刷的工人非常艰苦。印一张报纸挺费劲,现在快得不得了。据说用激光印刷,一部红楼梦大概一两天就可以印出来,快得不得了。激光照排实际上就是激光技术的应用。激光使得在很多领域里掀起了一种革命,产生很多新的领域:激光印刷、激光光学、激光医学等,已经形成了一批新的技术领域,同时也产生了新的产业部门,创造了巨大的财富。而且激光还有一个特点,跟其他技术的结合,跟计算机技术、电子技术、信息技术,很多结合起来以后,正在改变着现代科学技术和整个社会的面貌。

我在1995年写了一本科普的数,《院士科普丛书》,名字就是“激光——奇异的光”,不是一般的光。这里面讲了激光的原理、激光的概念、庞大的激光家族等。到底激光包括固体、气体、半导体、液体、其他一些方式。

激光有很多应用,还有激光在医疗方面的应用。激光可以再血管里面去打血栓,也可以治疗癌症等等。激光在能源上面也有很大的应用,激光可以分离同位素,可以搞受控核聚变。

原子弹跟氢弹有什么区别?原子弹是裂变、氢弹是聚变。核聚变的材料是从海水里面提炼出来的,70%的地球表面上覆盖着水。

所以,海洋里面氢的同位素氘、氚的提炼是用之不尽、取之不竭的。所以,怎么样把海水里面的氢的同位素氘、氚提炼出来以后,利用聚变的办法,来受控聚变,而不是作为氢弹。把能量释放出来,这样就可以进行发电。

大家知道地球上的煤、石油资源都会用完,植物要变成石油要经过很长时间。太阳能、沼气能、风能这些东西也是受一定的限制。所以,怎样能够把核能经过聚变的方法来进行受控,利用这个来进行发电,这个恐怕是人类当前的一个重大科学问题。咱们中国激光受控核聚变的研究已经进入到世界前三名。第一是美国,第二是日本,日本大岛大学,第三是中国。也就是说在激光受控核聚变的意思是以激光作为驱动能量,把核聚变的能量释放出来进行发电。所以,据估计到2020年,世界上才能得失相当。

其次,激光在信息方面的利用,在环境监测方面的利用,我还要举一个例子,我们现在正在做激光大气污染监测仪器,现在大家每天都看中央电视台,报道全国几十个城市的空气指数,哪个地方轻度污染,哪个地方重度污染,这些东西都要经过测量。主要是测量什么东西?主要测量空气中的二氧化硫和氮氧化物还有一氧化碳这些对人类有害的气体。激光的应用讲几天几夜都讲不完。

激光在1960年出现,是由美国的一个科学家——梅曼发明的。但是梅曼本人并没有得到诺贝尔奖金。什么人得到诺贝尔奖金呢?是为激光的产生奠定物理基础的几个人,他们是美国的汤斯和肖洛。还有苏联的巴索夫和普罗哈洛夫。这私人在1957年、58年各自在杂志上发表了论文,为激光产生奠定了物理基础。

激光这个学科非常前沿,所以得诺贝尔奖金的物理学家和化学家非常多,华人科学家得诺贝奖,包括丁肇中、朱棣文及李远哲,这些人都是跟激光有关系。

产生激光的四个要素,一个是要有激光介质。同时激光的能量不能无故产生,能量是守恒的,所以它必须要有一定的泵浦源,也就是要外界输入的能量。还要有一个反射激光的谐振腔,这三个是必要的条件。

同时在这个条件下,还要使泵浦以后产生的震荡的增益大于损耗,即符合震荡条件。这四个条件同时灿在以后才可以产生激光。所以,前面几个是必要条件,后面一个是充分条件。

下面我就举几个激光应用的例子。第一,激光全息照相。一般照相底片存储的信号只是振幅信号,没有相位信号,所以看着立体感不强。而激光全息照相就能够把振幅及相位存储在同一个底片上。一般在风景区有人兜售激光全息照相的小佛像,立体感特别强。另外,咱们买的衬衫、喝的饮料,还有茅台酒什么的,有激光全息方位商标,一张纸贴在一个封口上面,这个照片有点立体感,这就是防伪,茅台酒厂里出厂的每一个酒瓶上面扣上这个东西,你就不能伪造了。

此外还可以搞三维立体存储。大家知道照片放的时间长了以后要发黄、发坏,不清楚了。可是假如说全息照片,全息照片保存的时间可以用玻璃板,玻璃板保存的时间非常长,也就是说可以长时间的能都得到保存,而且高密度保存。


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