激光應(yīng)用之最

文席金合

激光自誕生以來(lái)，因其亮度高、載能強(qiáng)、顏色純、射程遠(yuǎn)等特性，相關(guān)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)和日常生活中廣泛被運(yùn)用。

最快的刀

如果將一束激光經(jīng)過(guò)凸透鏡聚集后，會(huì)形成直徑為0.1微米的光點(diǎn)，這個(gè)光點(diǎn)攜帶的能量是相同太陽(yáng)光聚集后的10億倍。擁有如此巨大能量的激光束猶如一把鋒利無(wú)比的尖刀，具有無(wú)堅(jiān)不摧的能力。

激光刀所向之處能形成上萬(wàn)度的高溫和幾百個(gè)大氣壓的壓力，可輕松穿透或割斷任何材料。即使像金剛石這樣硬的物質(zhì)，遇到激光刀都會(huì)瞬間汽化。而且，激光的方向性好，能不減亮度地照射很遠(yuǎn)，所以它的刀尖可延伸到幾十千米外的地方，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程切割。

最長(zhǎng)的尺

繁星點(diǎn)點(diǎn)，銀河燦燦，在一個(gè)靜謐的夜晚，從一間特別的房子里不時(shí)傳出“砰、砰”的聲音，房間里一道道紅光劃破黑暗，射向天空。

原來(lái)是一臺(tái)激光測(cè)距儀正在測(cè)量地月距離。每隔幾秒，測(cè)距儀就將一束激光射到月球上，然后激光再?gòu)脑虑蚍瓷浠貋?lái)。

光每秒可跑約30萬(wàn)千米，從地球射到月球上的激光經(jīng)過(guò)2秒多返回地球。用這個(gè)時(shí)間乘以光速再除以2，就能得到地月距離。

通常，人們把光年（光在真空中傳播一年的距離）稱為量天尺，這是從理論上衡量宇宙距離的大小。而真正能測(cè)量太空距離的激光才是名副其實(shí)的量天尺，因?yàn)橹挥屑す獠拍苌淠敲催h(yuǎn)。普通光線傳播幾千米就幾乎衰減得看不見(jiàn)了，更談不上從月球上反射回來(lái)。

最直的線

開掘隧道和坑道，建造高層建筑，安裝大型設(shè)備，總需要一根標(biāo)準(zhǔn)的基線作參照，以便準(zhǔn)確定位和矯正偏差。這種標(biāo)準(zhǔn)基線的直度決定作業(yè)的精度。尤其是長(zhǎng)距離的地下挖掘，如果準(zhǔn)直方向把握不好，就會(huì)“失之毫厘，差之千里”，造成巨大損失。

眾所周知，光沿直線傳播，理論上可用作標(biāo)準(zhǔn)基線?？善胀ü饩€易散射，用來(lái)作“光基準(zhǔn)尺”不太適合。

由于激光方向性好，光束中的每條光線都能平行傳播，所以可用作基準(zhǔn)尺。用它檢測(cè)物件或工程偏差值，精度可達(dá)0.005微米。

最準(zhǔn)的鐘

時(shí)間的長(zhǎng)短由什么確定？舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：如果擺鐘擺動(dòng)一次是1秒，那么用擺鐘擺的次數(shù)就可作為時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)了。分子和原子等微粒也像擺鐘一樣不停地振動(dòng)，而且速度很快，尤其是光子，每秒振動(dòng)六千萬(wàn)億次。如果用擺鐘計(jì)量時(shí)間，擺動(dòng)偏差一次，時(shí)間誤差為1秒；而用光子振動(dòng)計(jì)量，偏差一次，誤差僅為六千萬(wàn)億分之一秒。

可見(jiàn)振動(dòng)越快，計(jì)量精度越高，而且微觀粒子每振動(dòng)一次的用時(shí)完全相等，相比擺鐘，擺動(dòng)周期更穩(wěn)定。所以，國(guó)際上選用振動(dòng)非常均勻的銫原子作為時(shí)間計(jì)量的基本標(biāo)準(zhǔn)。

激光出現(xiàn)后，人們發(fā)現(xiàn)它的波動(dòng)比銫原子的振動(dòng)更均勻。隨著研發(fā)技術(shù)的不斷突破，激光作為時(shí)間的計(jì)量基準(zhǔn)為期不遠(yuǎn)。

最寬的路

電磁波傳輸手機(jī)和廣播電視信號(hào)類似于車輛運(yùn)送貨物，其中電磁波相當(dāng)于車輛，音像信號(hào)相當(dāng)于貨物。

有時(shí)，當(dāng)我們打電話時(shí)會(huì)提示占線，打開收音機(jī)時(shí)會(huì)碰到“串臺(tái)”現(xiàn)象，這些情形都是由于通信通道太窄，導(dǎo)致信息容量太小造成的。而電視等圖像信號(hào)“占道”比聲音信號(hào)更大。

由于信息的傳輸量與電磁波每秒波動(dòng)的次數(shù)成正比，而激光的波動(dòng)比電磁波快得多，改用激光通信，攜帶的信息量可以提高千萬(wàn)倍。

一根普通電話線只能同時(shí)通二三路電話，而借助一根頭發(fā)粗的玻璃絲激光通信通道，相隔千里的兩個(gè)城市的千百萬(wàn)人可同時(shí)撥打可視電話。

最清晰的像

來(lái)自遠(yuǎn)方的朋友難得一聚，拍了張照片作留念。可由于對(duì)焦不準(zhǔn)，拍出的照片很模糊，想再拍一張時(shí)，大家已經(jīng)分開了。怎么辦？激光能彌補(bǔ)這個(gè)遺憾。

拍照時(shí)對(duì)焦不準(zhǔn)，相當(dāng)于在正確對(duì)焦位置所成的像上疊加了在其他焦距下所成的像，“真的”和“假的”混雜在一起產(chǎn)生干擾，看上去就模糊了。

對(duì)此，利用濾光器把對(duì)焦不準(zhǔn)的干擾圖像過(guò)濾掉，剩下的圖像就很清晰了。具體操作過(guò)程是：用相互干涉的激光束照射模糊的照片，使它在透鏡上成像，并通過(guò)濾光器識(shí)別所需的圖像。這樣處理過(guò)的照片不僅清晰，圖像的分辨率也提高了。

此外，以激光作光源的全息拍攝技術(shù)還能把被拍攝對(duì)象上的信息全部記錄下來(lái)，用于圖像信息的高密度存儲(chǔ)和科幻電影的特效鏡頭。

最巧的手

人們用“妙手回春”形容醫(yī)生醫(yī)術(shù)的高明，而激光則被喻為施行高超手術(shù)的巧手。

眼睛是人體最精密、最復(fù)雜、最脆弱的光學(xué)系統(tǒng)，用手術(shù)治療近視、遠(yuǎn)視和散光等，必須達(dá)到細(xì)胞直徑量級(jí)的精度。對(duì)于傳統(tǒng)手術(shù)來(lái)說(shuō)，這簡(jiǎn)直“難于上青天”，但對(duì)于擅長(zhǎng)“微細(xì)加工”的激光來(lái)說(shuō)，并不是什么難事。

激光束能對(duì)眼角膜進(jìn)行精細(xì)修復(fù)，使其達(dá)到一定弧度且表面光滑平整，從而恢復(fù)正常視力。利用紅外激光還能剝除蒙在白內(nèi)障患者眼睛晶狀體上的云霧狀瘤膜，使其康復(fù)。

眼睛內(nèi)的某些微小通道一旦堵塞，分泌的透明液體就難以流動(dòng)，積蓄過(guò)多后產(chǎn)生壓力，會(huì)傷害視神經(jīng)，引起視力模糊甚至失明，這就是青光眼的癥狀。用微弱的激光束打出小孔，使眼內(nèi)液體恢復(fù)流動(dòng)，能減輕液體對(duì)視神經(jīng)的壓迫，避免致盲。

最小的鑷子

科學(xué)家曾大膽提出，通過(guò)剪切并嫁接基因的方法人工設(shè)計(jì)生物品種。要實(shí)現(xiàn)這種設(shè)想，必須把染色體用一種工具夾住才能進(jìn)行剪切，并且切下來(lái)的某一片斷也要能被夾住才能嫁接。

利用激光的力學(xué)性質(zhì)制成的“光鑷子”是非常精細(xì)的嫁接工具，可以用來(lái)夾住單個(gè)染色體，將其從其他個(gè)體中分開。而且用它夾過(guò)的染色體不會(huì)被損傷，能繼續(xù)存活。

目前，科學(xué)家已經(jīng)用“光鑷子”成功移植了染色體。接受移植的生物生長(zhǎng)發(fā)育正常，呈現(xiàn)出與原來(lái)不同的特性，從而為改善農(nóng)作物的品質(zhì)開了先例。

最烈的火

傳統(tǒng)的核爆炸是鈾原子核發(fā)生分裂的結(jié)果，屬于重核裂變；而兩種含中子數(shù)目不同的氫核在高溫高壓下結(jié)合釋放能量屬于輕核聚變。據(jù)測(cè)算，30克氫核燃料發(fā)生聚變釋放的能量與300噸煤燃燒釋放的能量相當(dāng)。由此可見(jiàn)，核聚變產(chǎn)生的能量高得驚人。

此外，核聚變反應(yīng)不會(huì)放出有害氣體，也不像核裂變那樣會(huì)產(chǎn)生大量核輻射和放射性灰塵。既然聚變核能源高效又潔凈，為何不對(duì)其進(jìn)行開發(fā)利用？這是因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)100多萬(wàn)度核聚變的“點(diǎn)火”非常困難。

科學(xué)家將5毫克的氫核燃料封裝在一個(gè)堅(jiān)固的透明小瓶?jī)?nèi)，然后用脈沖激光照射，結(jié)果瓶?jī)?nèi)瞬間就營(yíng)造出一個(gè)“小太陽(yáng)”?？梢?jiàn)，只有激光才是引發(fā)核聚變反應(yīng)的最佳火種。