登陆注册
48757900000008

第8章 大话激光——光的运用(2)

VCD的视频压缩和解码技术是美国人发明的,而第一台家用VCD机(实验用机)在1992年12月由中国安徽现代电视技术研究所研制成功。它可在计算机上播放,计算机上的CD视盘可以存放录像、存放电子游戏。现在,VCD给人们的生活带来了更大的乐趣。

人们可通过操作计算机达到双向交流,能看到精彩的画面,能听到动听的声音,同时,还可参与其中,扮演角色。

DVD:全称为Digital Video DISK,即数字视频光盘机,它是1994年诞生的新型机种。从原理上来看,DVD只是产品在各个方面上有了全面的提高,与VCD并没有本质的不同。如DVD光盘储存的数据可达4个G,一个DVD电影光盘可存多部电影,这大大降低了光盘的生产成本,方便了消费者携带。在产品分辨率和声道效果上,DVD都远远优于VCD。同时,其高清晰度也对它所配套的产品提出了更高的要求。但不管怎样比较,DVD仍然是VCD的下一代产品,它代表了数字视听产品的发展方向。

(3)医学领域里的激光

医学上的应用是激光大显身手的另一领域,如外科手术中的激光刀及激光在眼科、牙科、皮肤科与整容科上的独到应用。

激光刀切割的同时也进行了灼烧,这样可恰好封闭血管,防止手术中的出血问题及减少感染危险。这是激光刀的巧妙之处。

利用激光对牙齿进行无痛钻孔和去牙蛀,可使以前令人望而生畏的牙科手术大大地轻松简单起来。它不像以前的机械打孔,激光钻孔不会产生大量的摩擦热,不会对牙的健康组织产生影响。其所蒸发掉的仅仅是被腐蚀处的黑色牙区,因此,在手术过程中,疼痛感会大大减轻。

激光在眼科上的应用是令人叹为观止的,它不仅可焊接脱开的视网膜,封闭破漏的血管,而且还能够彻底摧毁漂浮在眼睛冻胶状液体中的微小的沙粒。通常,在不需要切开眼睛的前提下,就能完成手术,而且手术的疼痛感还大为缓和,这是激光手术最大的优点。

对于当今社会的不治之症-癌症,激光也提供了有效的武器。一方面来讲,人们可利用激光刀来切除肿瘤。另一方面,激光技术的运用,在癌症的早期诊断方面也起到很大作用,及早诊断,及早治疗。

人们可借助激光准确地分辨肿瘤细胞和正常细胞,同时,激光还能提供一个新的治疗途径,即激光化疗。人们可以利用一些特殊的化学物质,进行激光化疗,这些特殊物质在激光的作用下杀死肿瘤细胞,就可以达到治疗癌症的目的。

(4)层出不穷的激光技术

激光因其单色性、相干性和方向性的特点,特别适用于材料加工。

激光材料的加工是激光应用中最有发展前途的领域,目前已经开发出了20多种激光加工技术。

激光特别适用于自动化加工,因为激光的空间控制性和时间控制性很好。现在,由激光加工系统和计算机数控技术相结合而成的高效自动化加工设备,已经是企业实行适时生产的关键技术。这种技术为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前,已经成熟的激光加工技术有激光快速成形技术、激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光存储技术、激光清洗技术、激光蚀刻技术、激光划线技术、激光微调技术、激光热处理和表面处理技术等多种。

①激光快速成形技术

激光快速成形技术集激光技术、材料技术和CAD/CAM技术(计算机辅助设计)于一体,是这三种技术相互结合的最新成果。人们可根据零件的CAD模型,利用激光束将光敏聚合材料逐层固化,使其精确堆积成样件。在不需要任何模具和刀具的情况下,便可快速精确地制造形状复杂的零件。这一技术已经在航空航天、电子、汽车等工业领域得到了广泛的应用。

②激光切割技术

这种技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中。通过其广泛而有效地运用,可大大减少加工时间、提高工件的质量、降低制作加工成本。科学研究证明,连续激光适用于非金属材料,而脉冲激光适用于金属材料。激光切割技术是连续激光的重要应用领域。现代的激光技术似乎已经实现了人们所追求的“削铁如泥般”的梦想。

③激光焊接技术

由于激光焊接技术具有溶池净化效应,可纯净焊缝金属,因而其适用于相同和不同金属材料间的焊接。这种焊接技术能量密度高,特别有利于那些熔点高、导热率及反射率高且物理特性相差很大的金属焊接。不过,如果人们用激光来切割实物和胶合板,实物和胶合板在被切开的同时也被灼烧了,从经济的角度来看,是远远不合适的。这是激光在工业领域中应用的局限和缺点。

④激光打标技术

激光打标是指人们利用高能量密度的激光对工体进行局部的照射,然后使表层的材料汽化或发生颜色变化的化学反应,从而使其留下永久性标记的一种打标方法。激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一,它具有精度高、效率高、通用性强、成本低和综合经济效益显着等诸多优点,是现代制造领域的关键技术之一。

这种打标方法可打出各种文字、符号和图案等,字符大小有从微米到毫米的量级,这些都对产品的防伪保护有特殊的意义。近年来发展起来的新技术-准分子激光打标,特别适用于金属打标,并可实现亚微米打标,已经广泛地应用于微电子工业和生物工程领域。

⑤激光存储技术

这是一种利用激光来记录视频、音频、文字资料及计算机信息的技术,是信息化时代的支撑技术之一。

⑥激光清洗技术

它的广泛采用能够提高精密器件的成品率,可大大减少加工器件的微粒污染。

⑦激光蚀刻技术

这种技术能够大幅降低生产的成本,特别适合于超大规模集成电路的制造,比传统的化学蚀刻技术工艺简单。

⑧激光划线技术

这是一种生产集成电路的关键技术,成品率可达99.5%以上,其划线细、精度高、加工速度快。

⑨激光微调技术

这种微调技术,可对指定的电阻进行自动精密微调,其精度、效率与传统的加工方法相比都要高,且成本要低。激光微调包括薄膜电阻与厚膜电阻的微调、混合集成电路微调和电容微调等。

⑩激光热处理和表面处理技术激光热、表处理技术有激光相变硬化技术、激光包覆技术、激光表面合金化技术、激光强化电镀技术等很多种。这些技术对改变材料的机械性能、耐腐蚀性及耐热性等都有很重要的作用。

第二节影像再现-全息照相

1.“神异玻璃”之谜

清朝的时候,有一个姓汪的官员外出,当他乘坐马车行走在一处河堤上时,天空突然阴云密布,电闪雷鸣,下起很大的雨来。这时,他急忙让车子停在一棵大柳树下躲雨。

雨过天晴以后,汪某下车小便。回来时猛然看见车窗内有好几个人影,心中不禁大吃一惊。

汪某马上揭开车帘观看,但车厢里空无一人。仔细观察后,汪某发现人影原来是在车窗玻璃上。等到他回到家,玻璃上的人影依然不散。

他的家人都以为是“神异”,于是,就把这块玻璃取下供奉起来。

这样,大约过了20年。有一天,汪家的儿童玩弓箭游戏,不小心打碎了被供奉着的“神异玻璃”。奇怪的是,在它的每一块碎片上,影像仍然是完整的。

翰林院侍读张亮基是汪某的外甥,他得到了这样一块碎片,因不明白,拿给他的好友姚元之看。这样,姚元之便把他自己所看到和知道的“这个神异般的玻璃故事”收入到他的《竹叶亭杂记》中。

2.全息照相的来龙去脉

照相机照出的相片一般都是平面的,用物理的话语来说,得到的仅是一张二维图像,没有立体感,很多信息都失去了。直到激光发明后,人类才第一次得到了全息照片。

那么,什么是全息照相呢?

全息照相是指一种记录被摄物体反射波的振幅和位相等全部信息的先进照相技术。其不仅可以记录物体上的反光强度,同时也可以记录位相信息。因此,一张全息摄影图片即使只剩下一小部分,也可以重现全部景物。

全息照片一般不用照相机拍摄,而要用一台激光器。用分光镜把激光束一分为二,其中一束直接照射到感光胶片即全息干板上(我们称之为参考光束),另一束(即物光束)照到被摄对象上。当光束被物体反射后,它的反射光束也就被照射到胶片上。这就是全息照相的摄制过程。

全息照片和普通照片是截然不同的两种照片。当人用肉眼去看时,全息照片上只有些乱七八糟的条纹。但是若用一束激光去照射该照片,眼前就会立刻出现逼真的立体景物。如果从不同的角度去观察,就可看到原来物体的不同侧面,让人感觉非常奇妙。若是不小心把全息照片弄碎了,也没有关系,因为人们可随意拿起其中的一小块碎片,用相同的方法观察。在每一张碎片上,原来的被摄物体仍能完好无损地显示出来。

现代科学表明,全息照相利用的是光的干涉原理,它利用两束光的干涉来记录被摄物体的信息。

3.别出心裁的应用

美国有一家制作食品的公司,他们的设计师通过独出心裁地设计,巧妙地把“光”和“甜味”结合在一起,生产出了一种令人叹服的新奇糖果,并把它取名为“全息糖果”。生产师们要在巧克力和糖果的表面镶上一条条极细的波纹,制作过程非常特别。当光线照射到这些波纹上时,它们便会自动扩散,形成一个个神奇的全息影像,神奇而有趣。

这家公司还打算与好莱坞及其他食品商合作,以便使儿童电影中的某些场面能在糖果上重现。假想一下,若是在糖果的内层加上各式全息影像,当糖果在溶化时,便出现各种不同的影像,这无疑是非常神奇而有趣的现象。

第三节大显身手-激光通信新姿态

1.远古的记忆-难忘烽火台

现在每当我们提到烽火台,就会自然地想到长城。实际上烽火台一般都是筑在长城沿线的险要处和交通要道上。如果一旦发现敌情,它便立刻发出警报。夜里燃烧加有硫黄和硝石的干柴,使到处火光通明,而白天则点燃掺有狼粪的柴草,使浓烟直上云霄,用以传递紧急军情。烽火台通信,是奴隶制国家根据政治和军事方面的需要而设立的。据史书记载,早在3000多年前,我国就开始了利用烽火台通信的方法。关于烽火通信,几乎还有一个家喻户晓的“千金买笑”的故事。

现在,人类社会的文明程度和科学技术已经得到了很大的提高,但是简单地利用光传递信息的方式仍在广泛地使用。如红黄绿交通信号灯、旗语、百叶窗和灯光的灯语等。旗语产生于西方的大航海时代,舰船之间一般都通过用旗语进行联络。直到现在,各种不同的信号旗仍然在船舶上悬挂着。

不过,不论是烽火台,还是旗语、交通红绿灯等,它们都是光通信形式的一种。它们都有一个共同点,就是利用大气来传播可见光,然后,通过人的眼睛接收。正因为如此,我们不难理解。不过,这些都不是真正意义上的光通信,真正强大的光通信应该是光纤通信。

我们所说的光纤通信指的是一切运用光作为载体而传送信息的通信方式的总称,它是一种依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。

2.路漫漫其修远兮-光通信的发展之旅

尽管人类很早就已经认识到用光来传递信息(如3000多年前,我国的烽火台-它是一种用光传递远距离信息的设施),但是,在其后的很多年中,除了灯光闪烁、旗语等传递信息的方法出现,光通信几乎没有什么大的发展。灯光闪烁、旗语都是非常原始的光通信方式,不能称得上是完全意义上的光通信。

在近100年的时间里,电话的发明,被认为是人类近代光通信的开始。随着人们对通信的要求越来越高,20世纪60年代后,光通信获得了突飞猛进的发展。一般来说,今天我们所说的光通信是指“采用光波作为载波来传递信息的通信方式”。当今社会是一个信息社会,因而光通信的魅力正逐步地展现在人们的面前。

(1)电话-“光话”时代的开端

我们知道,光通信的出现比无线电通信要早。1876年,贝尔发明了光电话,这是光通信技术开始的标志。1896年,波波夫发送与接收了第一封无线电报,这象征着人类社会无线电通信的开端。在贝尔本人看来,在他的全部发明中,光电话无疑是最伟大的发明。

人们开始研究的光通信都是利用光在大气中传送信息,因为这种方式方便简单。但是,不利的天气条件严重阻碍传输信号。在大气中传送信息时,遇到下雨、下雪、阴天、雾天等天气情况,信息会受到气象条件的诸多限制,就会看不远和看不清,也就是我们常说的能见度降低。此外,从通信技术上看,太阳光、灯光等普通的可见光源都是带有“噪声”的光,即光不纯,并不适合作为通信的光源。另一个问题是必须要有高强度、可靠的光源。

(2)近代光纤通信-光也可以“走弯路”

1870年,英国物理学家廷德尔在他的实验中观察到,如果把光照射到盛满水的容器内,从出水口向外倒水,光线沿着水流传播时,出现了弯曲现象,也就是光“走了弯路”。

这是由于在水流中出现了光的反射现象,使光看起来好像不符合光的直线传播定律。实际上,这时的光仍然是沿着直线传播的,但是以折线的方式前进。从某一方面来讲,光也可以“走弯路”。

廷德尔所观察到的现象,直至1955年才得以投入到实际应用。

同类推荐
  • 认识海洋系列丛书:海洋中取之不尽的宝藏

    认识海洋系列丛书:海洋中取之不尽的宝藏

    面对浩瀚的海洋,人类不得不重新思索生存的空间地球表面上大部分是海洋,陆地的面积还不到地球面积的1/3。此外,陆地上还有1/3的地方是沙漠,那里人类无法生存。60多亿的人口栖息在这不到地球1/5的面积上,人类感到太拥挤。于是,面对浩瀚的海洋,人类不得不重新思索他们的生存空间。
  • 新编科技大博览(B卷)——生机百态的植物世界

    新编科技大博览(B卷)——生机百态的植物世界

    现代社会的飞速发展很大程度上得益于科技的进步,“科技是第一生产力”已日益成为人们的共识。但是,由于现代科学的分工越来越细,众多的学科令人目不暇接。对于处于学习阶段的广大青少年而言,难免有“乱花渐欲迷人眼”的困扰。有鉴于此,我们组织了数十名在高等院校、教育科研机构的工作、有着丰富的青少年教育的专家学者,编选了这套《新编科技大博览》。
  • 地理知识知道点:地球的脸庞:地貌

    地理知识知道点:地球的脸庞:地貌

    地球是太空中惟一不需太空探测船即可认识的星体,但是直到20世纪我们才真正勾勒出地球的全貌。地球是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序是第三颗,位于水星和金星之后;在八大行星中大小排行是第四。在浩瀚的宇宙中,地球就像是广阔原野上的一粒灰尘,但是它的形成和发展却经历了十分漫长的过程。地球还是目前人类所知道的惟一一个存在生命体的星球。也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。
  • 怎样做好制冷空调工

    怎样做好制冷空调工

    本书以问答的形式讲述了制冷空调工的基本知识,内容包括:什么是制冷系统、什么是蒸汽压缩式制冷系统、冰箱的制冷循环系统有哪些部分构成等。
  • 星球保卫战:长满灌木的南北极

    星球保卫战:长满灌木的南北极

    本书共分为七章,主要内容包括:两极在哪里?南极边缘的实地界线、南极大陆、南极的生存条件、南极冰山、体验南极生活、寒冷的海洋、北极的气候特征、北极的生存条件、极地生物的斗寒本领、北极环境、生活在北极的人等。
热门推荐
  • 九苍传说

    九苍传说

    这个世界本就是一所监狱,存在即证明有罪。扶桑花开,天地大劫。只因上仙取丹?好大的仙威啊!我要踏破这九苍之上,换万界清白。
  • 海贼世界的火影忍者

    海贼世界的火影忍者

    很绝望……我又穿越了。望着这无边无际的大海,叶泽眼中充满了绝望,这是他第二次穿越,作为一个喜欢看电影看动漫没事打打游戏的废柴大学生居然一觉睡醒莫名其妙穿越到了火影忍者的世界,更坑的是作为穿越者,他居然没有金手指。于是兢兢业业的他凭借着对火影忍者剧情的熟知,躲过了一次又一次的大灾难中,并成为一个精英中忍,但是他怎么都想不到自己最后居然被九尾袭村时一个大屁股给坐死,更加坑人的是自己又穿越到海贼王的世界并有了一个无语的系统——火影之路。无法完成主线任务的他,每天做着一些让人崩溃的日常任务,让叶泽神经不停衰弱。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 如果我依然青春

    如果我依然青春

    她是一个被身边的人宠大的小女孩,18岁那年喜欢上了一个男生,23岁满怀期待的和他结婚。她以为她很幸福。后来,母亲离开了,父亲得了重病住院。爱她的人好像正一个一个从她身边消失。25岁,父亲去世,身边爱她的人都对她避而不见,他说:“我从未爱过你。”她不信。后来,她有了孩子,被他害死了,她信了。满心难过在离婚协议签下自己的名字,离开这个伤心的城市。28岁,他找到了她想让她回心转意……
  • 都市巫女

    都市巫女

    同居的神秘的少女与面瘫的男人地下室中血红的双眼一体双魂的后世纠缠千年的恩怨这些是她的因果而你呢,如果有缘,如果有怨,会到地下室来
  • 腹黑校草别吻我

    腹黑校草别吻我

    开学第一天,沫研就遇到了麻烦还好欧石楠出手相救,也因此吸引了女生朴沫研的目光。这个明朗,自信,阳光的少年让她钦佩不已。不巧的是,在沫研班上有一位喜欢和沫研作对的恶霸,那就是王梓浩因沫研和“恶少”王梓浩的对持让沫研一战成名,却因风头太盛,遭到同学刘雪燕的敌视。崭新的校园生活,困难重重。沫研本想躲王梓浩越远越好,确阴差阳错的成了对方的家教·········家庭风波又起,为了寻找真相,又经历了多少磨难。
  • 禁欲王爷不羁妃

    禁欲王爷不羁妃

    一个禁欲系王爷和放荡不羁小娇妻的唯美爱情 “喂你别想不开呀生活多美好你不遗憾吗”“我没想自杀”“夫君好魅力前有第一才女后有女将军要不我在你脸上划几刀毁容算了”“她们喜欢我与我何干我只要你你是我的就行。” 一对龙凤胎姐弟的互怼日常 “在树上看戏心里美不也不来帮个忙” “我怕你嫌我多管闲事你自己也搞定了呀汉子” “我能扎死你吗” 龙凤胎弟弟和暖冰美人的恋爱小故事 “衣服不是我换的床也不是我的总而言之不是我” “哦”羞涩 “我” “你什么?” “我想让你只喜欢我” “呃无法拒绝。”
  • 系统任性,魅王毒妃给跪了

    系统任性,魅王毒妃给跪了

    系统在手,毒遍天下负我狗!她凤七邪前世是要风得风金牌特工,这一世身带毒医系统有如神助。只是系统就像每个月来大姨妈,时不时任性一把。不想用毒,她变丑,不想杀人,她受苦。最过分的是连她的男人都坑。系统:主人这王爷总是抢我风头,去杀了他。凤七邪:滚,他是我男人。和无良王爷周旋,戏耍腹黑将军,顺便再教训教训渣女渣男……本以为小日子就这么欢脱顺利,结果任性的系统不干了,无良王爷不干了,某邪一脚将其踹飞:你走。两只坏蛋!我只想静静。【情节虚构,请勿模仿】
  • 爷给妾身宠下

    爷给妾身宠下

    “爷,乖乖,妾身会很温柔的。”她妩媚的勾起他的下巴“爷,既然成为我的人,就要遵从三从四德。”“没门!”他冷冷的道来她梨花带泪的控诉道“呜呜呜,爷骗人,爷自己答应妾身,让妾身爬在你身上的,你还这么强势……”
  • 躺着就能变强

    躺着就能变强

    开局携带第四天灾,征战异界,玩家变强,自己就变强。系统提示:“玩家湮灭击杀天灵境邪灵×1,宿主获得40%的修为收入。全体玩家在抵御兽朝中剿灭大量妖兽,宿主获得40%的总体修为收入。……系统当前储存修为过多,建议宿主吸收,是否选择吸收?”纪羡躺在沙发上,熟练的选择了是。“叮~修为吸收完毕,恭喜宿主境界突破至神境。”听到消息,纪羡也表示很无奈,他不过才躺了一会儿,怎么就变得这么强了,看来有时候,变强也是一种苦恼啊!PS:新书《我真没想再出名》已发,都市文,喜欢的朋友可以去看看。