激光笔、激光灯、激光电视、激光打印机。激光产品在生活中随处可见。什么是激光?激光是怎么产生的?为什么有这么多用途?
其实激光不是自然光,而是物理原理形成的光。为了理解激光是如何产生的,我们需要知道几个物理概念。
第一个概念是过渡。在已知的科学体系中,一切物质都是由原子构成的,而原子又是由原子核和核外电子构成的。不同能级的核外电子围绕原子核旋转。较低轨道的电子如果要转移到较高轨道,需要吸收一定的能量。相反,如果要把电子从高轨道转移到低轨道,就需要释放一些多余的能量。
第二个概念是发光过程。一般在没有外界影响的情况下,高能级的原子会自发跃迁到低能级,以发光的形式释放多余的能量。这种现象被称为自发辐射。这就是我们家使用的荧光灯和白炽灯的照明原理。
此外,存在发光过程3354的受激辐射。当原子处于激发态时,一个合适势(E)的光子经过原子附近,原子会释放出一个同势的光子,从而跃迁到低能态。这个释放出来的光子通过受激辐射继续与其他原子发生反应,会产生越来越多相同势能的光子。它们的频率、偏振态和传播方向是相同的。当这些同样的光子被能量激发在一起,就会产生强光而不发散,这就是我们要找的激光。
激光除无发散外,还具有亮度高、方向性好、单色性好的特点。根据不同的特性,激光可以有不同的用途。
比如激光电视,通过“激光光源超短焦镜头抗光屏”的激光电视技术路线,成功挑战了人类视觉的分辨率极限,实现了超高清、高保真的图像再现。
同样,激光能量集中、平行度高的特点也可用于激光测距、激光雷达、激光准直,其中激光雷达优势明显。与空间卫星监测太阳光穿过地球大气层到达地面,然后反射回卫星的方式不同,主动激光雷达直接从空中向地面发射激光束。因为它的激光束稳定,不易发散,所以不容易受到云层和气溶胶的影响。此外,它自发发光,不受昼夜影响,可用于夜间观测和更全面的数据监测分析。
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