书城科普改变世界的101个发明
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第34章 激光的发明

激光的发明主要应归功于贝尔实验室的科学家们。1953年,该实验室的科学家查尔斯·汤斯发明了微波激射器。微波激射器是一个电磁波谐振腔,它是用于放大微波信号,为空间研究而设计出的一种超感应侦察器。在发展微波激射器的过程中,汤斯产生了一个伟大而新颖的想法。他认识到,某种特定物质中的分子可以诱发出微波——不是微波炉中的微波,而是非常短的电磁波。他发现,如果分子被激活后又返回原有的状态的话,射线便会被发射出来。基于这样的原理,一种类似于光波的多米诺骨牌效应(用来形容一系列事物的关系,像一行骨牌一样。其中的一个倒下,其余的亦跟着倒下)出现了,它能产生出高度放大的射线束。

1960年春天,能产生可见激光的红宝石激光器由美国加里福尼亚洲的T.H梅曼研制成功。贝尔实验室的托尼斯则和同事们一起,成功地在25英里的距离内发射出了具有巨大能量的、极其狭窄的光束,它的亮度比太阳光高出100万倍。

1964年,另一个贝尔实验室的科学家库马·佩特发明了二氧化碳激光,加快了激光在医学领域的应用。这种激光使医生能够使用光子刀来施行非常复杂精细的外科手术,而不像过去那样使用手术刀。到了今天,激光已能被置于患者的体内而不让病人感到丝毫的不适,也不会产生任何的危险,那些在过去靠手术刀几乎根本不可能施行的手术,却因为激光而成为可能。

然而,激光束很容易被大气中的物质(如雨、雾、云、空中飞翔的小鸟等)所破坏,为此。科学家们想出了各种设备来保护激光束不受干扰,如运用金属管道、经过特殊设计的镜子等来运送光束。但直到70年代初,这一问题才得到了较好的解决——用封闭的光纤玻璃作为传输介质。这种光纤玻璃细如发丝,能保护激光束安全传输而不受任何干扰。从那时候起,光纤就越来越多的被用来传送声音、数据和图象。

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激光的应用

1.激光通信。

用光传递信息,在今天十分普遍。比如,舰船用灯语通信,交通灯用红、黄、绿三色调度。但是所有这些用普通光传递信息的方式,都只能局限在短距离内。要想把信息通过光直接传递到遥远的地方,就不能用普通光,而只能动用激光。

2.材料加工。

钻孔、切割、焊接以及淬火,是加工金属材料时最常用的操作。自从引进了激光后,在加工的强度、质量以及范围等方面开创了全新的局面。除了金属材料外,激光还能加工许多非金属材料。

3.激光照相排版。

照相排版实际上是引入了光学摄影原理。用活字排版,必须根据书稿,依样画葫芦地检出各种大小、字体不同的铅字和符号进行排版。而照相排版要简便很多,它是通过排字机上的透镜,来改变字样的大小和形状的。至于用透镜为什么就能改变字样的大小和形状,这实际上就等于我们照“哈哈镜”。

4.激光在医学上的应用。

激光应用在医疗器械领域的成果是很多的,它可以扮演钻头、手术刀、焊枪等多种角色。

5.激光武器。

激光导弹在海湾战争中,以美国为首的多国部队向伊拉克境内发动大规模空袭,摧毁伊拉克的许多重要军事目标。最后,这场战争以伊拉克的失败而告终。有人说,海湾战争是一场先进武器的较量,这话确有道理。

此外,激光还可以不断改变方向,对准各个目标,逐一摧毁,而且从经济上来说,制造激光炮要比制造洲际导弹便宜得多。