激光的历史

时间 : 2013-02-08 23:05来源 : VOA官网 收听下载次数 :

欢迎收听美国之音慢速英语自然探索节目,我是马里奥·里特。这个星期,我们将讲述科幻小说里最可辨认的物体之一激光。这是技术怎样在很短时间内从未来的科学走向日常生活的最好例子之一。信拉·皮迪和斯蒂夫·恩伯将告诉我们激光的历史和许多用途。

激光是通过辐射受激发射使光放大的缩写,激光背后的理念是很复杂的。有多复杂?想想阿尔伯特·爱因斯坦花了很多心思才发现了激光背后的物理现象。

西奥多·梅曼在1960年成功建立了第一个工作激光,梅曼先生在加利福尼亚的马里布休斯研究实验室工作。

激光发射光束。在激光之前,科学家开发了类似的设备:微波激射器,是通过辐射的受激发射产生的微波放大的缩写,基本上是激光的微波版。微波是电磁辐射的一种形式,类似于无线电波,但短一些。微波激射器最出名是运用在高度精确的时钟里。

在1950年,美国和俄罗斯的研究员们独立地开发了使微波激射器和激光都可以被利用的技术。查尔斯·道恩斯是马萨诸塞州坎布里奇麻省理工学院的教授,他和他的学生开发出了第一个微波激射器。

俄罗斯人尼古拉·比朔夫和亚历山大·普罗霍罗夫在莫斯科做研究,他们研究的技术对微波激射器和激光很重要。上述三人在1964年获得了诺贝尔物理学奖。

有致命力量的细光束理念出现得较早。到1800年底,工业革命表明科学可以发明有神奇功力的机器,那个时代的一些作家第一个把某些东西想象成了激光。

1898年,H.G威尔斯出版了一本科幻小说,名字叫《世界大战》。在这本小说里,他描述了来自火星的生物拥有远超出地球的高超技术,他们所用的武器里有威尔斯说的热射线。听听奥森威尔斯演员1938年在一个著名的电台广播《世界大战》里描述的武器。

“我是指神秘的武器像热射线…这是我的猜测,在某些方面他们能够在一个几乎绝对非导电的房间里产生酷热。他们用平行光束向他们选择的任何物体发射酷热,通过未知成分的抛光抛物面反射镜,就像一个灯塔的镜子投射一束光,这是我对热射线起源的推测。”

H.G威尔斯的描述与真相相差不远了。所有的激光都有几个共同点,他们有一种物质供应电子,和一个提升电子能量水平的电源。就像威尔斯推测的,许多激光都有镜子来指导光线。

激光灯不同于日光和电灯光,它有波长和颜色。激光灯也是高度有序的。激光灯像个波,每次从源头开始用一个有序的波发射。

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激光物理学可能是复杂的,是关于电子与光怎样相互作用的故事。当一个光粒子,或者是一个光量子,击中一个电子,电子就会跳到更高的能态。如果另一个光量子攻击其中一个高能量的电子时,电子会释放两个以同样波长一起行走的光量子。当这一过程重复足够时,许多安排有序的、连贯的光量子就产生了。

在希欧多尔·梅曼的首次激光里,一个人造的红宝石棒供应电子,一个在普通照相机上更强的闪光灯用来提升电子的能态。红宝石棒两端的反光镜发射光,并增加了光度,红宝石棒一端打开让激光灯射出--就像科幻英雄巴克·罗杰斯的闪雷。

1960年发明了激光后,它几乎即刻就开始用于工业,但用于武器制造并不在第一批的单子里。

激光发明后的那一年,人们做了第一例激光手术。查尔斯·坎贝尔和查尔斯·克斯特医生在纽约市哥伦比亚长老会医院用激光从一个病人的眼里取出了一个肿瘤。从那时起,医生们用激光安全地切除和取走肿瘤,几乎没有感染现象发生。

激光在其他健康方面的使用包括了医学成像和视力矫正手术。眼外科医生在准分子激光原位角膜磨镶术中使用激光重塑角膜,覆盖眼睛的晶体。重塑角膜矫正了病人的不良视力,使他或她不必佩戴眼镜或其他矫正视力的镜片。

激光使测量成为一门精确的科学。天文学家用激光测量月球到地球的距离。制图人和建筑商每天都使用激光技术。比如,在一个建筑场地用激光画一个完美的水平直线变得非常的容易。

能源研究员们使用激光试图开发核聚变,跟获取太阳能的过程一样。科学家们希望核聚变可以在将来提供无限量的清洁能源。

激光也改变了我们交流的方式。如果你在线阅读或收听,有可能把这个自然探索节目通过光纤网上的激光灯带给你。超高速因特网连接以光的速度让人们观看电影和输送大量的信息。

近几年,制造商们使用激光切割和加入金属零件,首饰工业用激光在世界上最硬的物质--钻石的表面上写作。

自从1974年,公众有直接的使用激光的经验--在杂货店结账处。

激光条形码扫描仪改变了商店记录所有买卖的方式,他们帮助企业跟踪产品,帮助处理存储和供应过程的每个细节。

专家们说阿肯色州本顿维尔市的沃尔玛超市,是把条形码技术应用得最好的企业。1988年,所有的沃尔玛超市都使用激光条形码扫描仪。通过扫描仪,人们对产品做非常详细的记录,如产品是怎样卖出的,还帮助沃尔玛降低成本。今天,沃尔玛成为了世界上最大的公司。

几乎所有使用过的产品里都有激光,激光打印机可以快速打印出表格和文件,且成本较低。世界各地的办公室设备都离不开他们。

如果你有激光唱片或数字化视频光盘播放机,你就拥有了激光。激光影碟机使用激光精确地在一个反光的、涂塑料盘上阅读或书写。有种设备把这些光信号转换成数字信息,成为音乐、计算机软件或是长篇电影。

100多年前,作家们猜想光束有可能是一种强有力的武器。今天,激光操纵导弹和炸弹。

比如,飞行员可以用激光无形地对一目标点做记号,然后炸弹或导弹会跟踪目标,炸毁目标物。

是的,美国防务公司正在做科幻迷们都认识的巨型激光枪,但还有技术方面的困难。科学美国人杂志说巨大的激光仅把所使用能源的20-30%转换为激光束,其他的能源则作为热能丢失了。

上述这些没能停止科学家们研究完美强大的激光计划,有一天,或许能够把导弹射向天空之外的地方。