奇特的激光

 

        在「六一」國際兒童節遊園會上,有一種叫做「激光槍」的玩具。一個小朋友握著這種槍,瞄準遊藝台上徐徐開過的坦克,一扣扳機,「啪」的一聲,坦克著火燒起來了。

        在場參觀的少年朋友們都很奇怪:這支槍既沒有發出子彈,也沒有噴出火焰,怎麼能使隔著兩三丈遠的「坦克」著火呢?

        原來,激光槍發出的不是普通的子彈,而是一種奇特的光,這種光叫做「激光」。

        激光不是一種普通的光。它和蠟燭、電燈發出的光完全不同,不僅能燒掉玩具坦克,而且能擊毀真坦克、真飛機甚至導彈和衛星。它就是幾十年來人們絞盡腦汁找尋的所謂「死光」。

        區區一束光線,為什麼會有如此巨大的威力?還是讓我們看看它的「脾性」吧。

        首先,激光是一種顏色最單純的光。我們平常看見的光,是各種顏色的光混合起來的。比如太陽光,看起來似乎是白色的,但通過三棱鏡,就可以看出它含有紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的光,實際上它還包含著我們看不見的紅外光和紫外光。而激光具有良好的單色性。其次,激光方向性很好,發射角極小,簡直可以說是「平行光」。而我們平常見到的燈光,卻不是平行的,而是向四面八方發光的。比如,打開電燈,整個房間都亮了;手電筒發出的光,雖然好像是一束光,但射到幾米之外,就擴展成一個很大的光圈。這是因為光在傳播中發散了。激光則不同,它在傳播中始終像一條筆直的線,一束激光射出20公里遠,光斑只有茶杯口那麼大,就是射到38萬公里外的月亮上,光圈的直徑也不到8公里。如果探照燈也能照到月亮上,那麼光束的直徑將要超過幾千公里。第三,激光的亮度非常高。亮到什麼程度呢?你恐怕想像不到。第一顆原子彈爆炸的時候發出的光,有人形容它「比一千個太陽還亮」,而強的激光,竟比太陽亮100億倍以上。

        可見,激光是一種特殊的光。那麼,怎樣才能產生這種光呢?實驗証明,必須應用特別設計的激光器。二十年來,人們已經製成了幾百種各式各樣的激光器。激光器的種類雖然很多,但製造原理基本相同,大多由激勵系統、激光物質和光學諧振腔三部分組成。

        激勵系統就是產生光、電、化學能的裝置。現在使用的激勵手段,主要有光照、通電、化學反應等等。激光物質是能夠產生激光的物質,如紅寶石、釹玻璃、氖氣、氬氣、氮氣、半導體、有機染料等。光學諧振腔的作用,是加強輸出激光的亮度,調節和選定光的波長和方向等。

        1960年世界上製成第一台激光器,是一種固體激光器。它的激勵系統是一支能突然爆發出強光的螺旋形閃光管,激光物質是插在閃光管中間的一根紅寶石棒。紅寶石經閃光管照射後發出的光,通過光學諧振腔的加強和調節,成了一束強有力的激光。

        由於激光具有特殊優異的性能,它出世不久,就在軍事、生產和生活等各個方面得到廣泛的應用。

        激光的亮度很高,把激光會聚起來,可以產生幾千萬度的高溫,它可以使最難熔化的金屬頃刻間灰飛煙滅。

        利用激光的這一特點,可以製成各種威力無比的武器。前面說的「死光」就是一種激光武器。目前已經造出一種激光槍,重約10公斤,在1500米內,能夠使衣服著火,爆炸物點燃,在幾百米內,能夠把裝甲車的厚甲板燒出拳頭大的孔洞。將來大型激光武器研究成功了,任何最先進的飛機、導彈甚至軍用衛星都可能被它毀於一瞬。

        利用這一特點,激光還可以對硬度高、不易熔化的材料進行精密加工,比如給鐘表軸承上的紅寶石鑽孔。用激光焊接材料也有許多優點:它可以焊接不同種類的金屬,甚至能夠將金屬和陶瓷焊接起來。更奇妙的是,人們可以將激光的焦點會聚在電子管堶情A隔著玻璃焊接管內斷裂的燈絲或支架。另外,在醫學上,還可以用激光做「光刀」進行外科手術。由於激光具有高溫的特點,在燒開皮肉的同時就封住了血管,因此出血量只有一般手術的十分之一,而且由於手術時間短,病人一點也不感到疼痛。有的手術,如「焊」接視網膜,甚至都不用麻醉。

        激光的方向性也有很多的功能。如我們挖掘長距離的隧道或礦山巷道,可以用激光束來導向,這樣挖出來的地道又準又直。建設高層樓房,可以用激光束代替吊線,這樣建成的樓房保証上下筆直。

        更為令人驚嘆的是,利用激光通訊線路,一束光可以載一億路電話。幾十年來,人們一向認為,無線電通訊是現代化的通訊工具,可是激光通訊比它更先進。一根普通的電話線,只能通三路電話;一條微波線路,可通十萬路電話;而一條激光通訊線路,可以通一億路電話!就是說,兩億人可以同時通過一條線路講話而互不干擾,聽得清清楚楚。

        利用激光的單色性特徵製成的激光測距儀,是目前世界上最標準、最精細的「尺子」。激光測距儀每隔幾秒鐘產生一束激光。這束激光射到月球上去,大約經過2秒多鐘就反射回地球。激光的速度是1秒鐘跑30萬公里,用30萬公里乘上所需時間,再除以2,就得出了地球與月球之間的距離──38.4萬公里。這樣測量出來的距離是很精確的。另外,利用激光還可以進行全息照相,可以毫不費事地貯存各種資料,代替X光照相,可以在一張X光全息照片上立體地觀察人體內部組織,甚至還可以看到物質分子的結構,為醫生們診斷病情提供科學的根據。

        ……當然,把這麼多的可能變成現實,需要經歷一段漫長的征途,還有待於我們進一步去探索。