问题

能不能用更通俗的语言解释一下激光?

回答
激光?这东西听起来挺高大上的,但其实用大白话聊起来,它没那么神秘。你可以把它想象成一种特别特别“听话”的光。

咱们平时看到的光,比如太阳光、灯泡发出的光,它们就像一群非常随意的“游客”。这群游客呢,每个人手里拿的“颜色”(也就是光波长)可能不一样,有的红,有的绿,有的紫。而且他们走路的方向也不一样,有的往前冲,有的往左拐,有的甚至往后退。更要命的是,他们之间还会互相干扰,光线会散开,能量也会分散。

那激光呢?它就像是经过严格训练的“特种部队”。这支部队有几个特别牛的特点:

1. 颜色非常纯: 想象一下,特种部队所有人都只穿一种颜色的衣服,而且颜色深浅也完全一致。激光发出的光也是这样,它的“颜色”(波长)非常非常接近,甚至可以说是一种颜色。这种“纯粹”让激光的光线能量高度集中。

2. 方向特别正: 平时散落的光,就像是游客们乱糟糟地散步。而激光的光呢,就像是特种部队士兵们列队行进,齐刷刷地朝着一个方向前进。它们的光线传播时几乎不发散,可以跑很远很远,而且能量损耗非常少。你可以想象一下,你用手电筒照一张纸,光斑会散开,亮度在中间最亮,越往边上越暗。但如果用激光照,光斑会非常小,而且即使照得很远,光斑的大小和亮度基本不变。

3. 亮度超高: 因为颜色纯,方向正,所以激光的光能量非常集中。你可以想象一下,把一群游客的零食随便撒在地上,每个人只能吃到一点点。但如果把所有零食都堆成一座小山,一个人就能拿到一大堆。激光就是把光能量堆积起来,所以它的亮度比普通的光要高出成千上万倍,甚至更多。

那么,激光是怎么做到这一点的呢?

这就要说说激光的“出生”过程了。就像士兵需要训练一样,激光的光也需要“激发”和“放大”。

1. “激发”: 想象一下,我们找来一些特定的材料(比如水晶、气体或者半导体),给它们“喂饱”能量,就像给士兵补充营养和进行体能训练。这些能量可以让材料里的原子或分子进入一种“兴奋”的状态,它们储备了很多能量。

2. “受激发射”——特种部队的“口令”: 当这些“兴奋”的原子或分子受到外界一个特定“信号”(一个光子)的“打扰”时,它们就会非常“乖巧”地把储备的能量以光的形式释放出来。关键是,它们释放出来的光,和那个打扰它的“信号”的光,在颜色(波长)、方向、相位等方面都一模一样! 这就像一个士兵听到口令,然后做出和口令完全一样的动作,并且喊出一样的口号。

3. “放大”——士兵的“复制”和“集结”: 想象一下,在激光装置里,有一个特殊的“腔体”,两边都有镜子。当一次“受激发射”产生了一束“听话”的光,它会在这两个镜子之间来回反射。每一次反射,它都会“路过”那些处于“兴奋”状态的原子,然后“指挥”它们也发出同样的光。这样一来,就像士兵在队伍中不断地复制自己,然后互相“鼓励”,光就越积越多,越来越强。

4. “出光”: 通常,这两面镜子中的一面会是“半透半反”的,也就是说,它能把大部分光反射回去,但也会让一小部分光“漏”出来。漏出来的这部分光,就是我们看到的激光。它之所以特别,就是因为在来回反射和“复制”的过程中,只有那些颜色纯、方向一致、相位相同的光才能被“放大”和“筛选”出来。那些杂乱无章的光,要么就被吸收了,要么就被散射了,没法形成激光。

为什么激光这么有用?

正是因为激光有颜色纯、方向正、亮度高的特点,所以它能做很多普通光做不到的事情:

切割和焊接: 激光的能量可以集中到一个非常小的点上,而且温度极高,所以可以精确地切割金属、塑料,或者焊接精密的零件,就像一把非常锋利的、带着热量的刀。
信息传输: 在光纤通信中,激光就像是在光纤里传递信息的“信使”,它能把大量的信息快速、准确地送到远方,比铜线快得多。
医疗: 医生可以用激光做手术,比如治疗近视(就是我们常说的“打激光”)、切除肿瘤,因为它能精确地作用在目标上,对周围组织伤害小。
测量和扫描: 激光可以用来测量距离(比如激光测距仪),或者在超市扫码,因为它的光束可以精准地指向目标。
科研和工业: 很多科学实验和工业生产过程,都需要激光来提供精确的光源和能量。

所以,下次你看到激光笔发出的那道笔直的光,或者在科幻电影里看到激光武器,你就知道,那不是什么凭空产生的魔力,而是这群“听话”的光粒子,经过精心训练和放大后,才能拥有的强大力量。它其实就是一种“被约束和组织起来”的光。

网友意见

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阅兵的时候,前面仪仗队每个人步伐一致,相当于每个光子步调一致的激光,后面跟着花车走的游行群众,步伐随意,相当于普通自然光。

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