關于激光你所不知的20牛事

激光是20世紀以采，繼原子能、計算機、半導體之后，人類的又一重大發明，被稱為“最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”和“奇異的激光”。它的亮度約為太陽光的100億倍……

1.我們應該感謝激光幫助我們度過每一天。這項技術讓我們可以完成收銀臺掃描雜貨、觀看DVD、感受俱樂部或音樂會迷人的燈光效應、洗掉不喜歡的紋身等很多事情。

2.激光這個詞是在1957年被創造的，是一個縮寫。激光LASER實際上是受激發射輻射的光放大的英文首字母的縮寫。激光的原理早在1916年就被著名的美國物理學家愛因斯坦發現，但直到1960年才被成功制造。

3.1916年愛因斯坦提出“受激發射”理論：一個光子使得受激原子發出一個相同的光子。這一理論是說在組成物質的原子中，有不同數量的粒子（電子）分布在不同的能級上，高能級上的粒子受到某種光子的激發，會從高能級跳到低能級上，這時將會輻射出與激發它的光相同性質的光，而且在某種狀態下，能出現一個弱光激發出一個強光的現象。這就叫做“受激輻射的光放大”，簡稱激光。

4.激光與太陽光、閃光燈、火炬光有什么不同？火炬等發出的光在所有方向上傳播，并由不同的顏色組成發出白光。來自激光的光是單色的，只由一種波長（顏色）組成，所有射出的光都在一個方向上，并且光線彼此平行并且是同向的。這就是為什么激光比火炬更亮。

5.有許多種類的激光器，但它們都有一個共同點，它們通過稱為受激發射的過程工作。材料中的電子被激發到其原子內的較高能級，然后被迫下降到較低的能級，導致光子的發射。在激光中，這些光子具有相同的波長（顏色）和能量。這些光將引起其他光子的級聯，因為它們迫使其他受激電子下降并產生更多光子，繼續，發出非常明亮的光。

6.2016年，科學家們創造了一種比紅細胞更小的新型微型激光器。同年，中國上海超強超快激光設備（SULF）的研制工作取得重大突破，成功實現了10PW激光放大輸出，這是目前已知的世界最高激光脈沖峰值功率。

7.然而，SULF并不是世界上最大的激光器。美國的國家點火設施（NIF），是世界上最大的激光器，位于美國加利福尼亞州勞倫斯一利弗莫爾國家實驗室，建造和運行成本總共花費了35億美元，大約有三個足球場大小。在NIF，研究人員將一束激光轉變為192束單獨的激光，其總能量增加到原來能量的3000萬億倍。

8.最終，研究人員希望利用NIF的能量來觸發核聚變反應。以前，激光被用來引發聚變反應，但NIF的目標

是成為第一個突破平衡點的設施，即激光在聚變反應中產生的能量大于它們所消耗的能量。但是，人們希望NIF做更多下作。它的激光還能夠模擬中子星、行星內核、超新星和核武器中存在的巨大壓力、灼熱高溫和龐大磁場。

9.1964年諾貝爾物理學獎的一半授予美國馬薩諸塞州坎布里奇麻省理工學院的湯斯，另一半授予蘇聯莫斯科蘇聯科學院列別捷夫物理研究所的巴索夫和普羅霍羅夫，以表彰他們從事量子電子學方面的基礎工作，這些工作帶來了基于微波激射器和激光原理制成的振蕩器和放大器。三位科學家共同獲得了1964年諾貝爾獎，湯斯用微波實現了激光器的前身——微波受激發射放大（MASER），并被稱為激光之父。

10.但是在這之前，湯斯的博士生戈登·古爾德就已經設計出了一個這種設備。古爾德起訴并最終于1977年獲得了專利權。1960年，西奧多·梅曼制成了第一臺紅寶石激光器。1961年，激光首次在外科手術中用于殺滅視網膜腫瘤。

11.從那以后，與激光有關的諾貝爾獎很多。2017年諾貝爾物理學獎授予美國科學家雷納·韋斯、巴里·巴里什和基普·索恩，以表彰他們為“激光干涉引力波天文臺”項目和發現引力波所作的貢獻。

12.日前，在一項研究中，研究人員使用近紅外光識別出了高風險斑塊。通過增加當前用于動脈（動脈粥樣硬化斑塊）中脂肪堆積成像的光波長，該團隊發現可以選擇性地鑒定容易破裂的沉積物，使用這樣創新的激光技術能協助醫療人員檢測即將發生的心臟病帶來的威脅，降低死亡率。事實上，激光技術在醫療領域的應用還遠不止于此。

13.激光在另一種測量方法中扮演主角：光探測和測距。激光雷達系統射出激光脈沖，計算脈沖反彈所需的時間，并確定物體的距離，如蝙蝠使用回聲定位尋找晚餐。1969年，激光用于遙感勘測，激光被射向阿波羅11號放在月球表面的反射器，測得的地月距離誤差在幾米范圍內。

14.激光雷達將成為無人駕駛汽車技術很重要的一部分。工程師正在試驗它以監控車輛的周圍環境并判斷何時制動。

15.考古學家使用安裝在飛機上的激光雷達技術，繪制不同類型的周圍環境：隱藏在茂密叢林下的地點。2016年，使用激光雷達的研究人員描述了柬埔寨熱帶雨林中的大城市遺跡地圖。廣泛的城市網絡在12世紀達到了頂峰，這可能是當時地球上最大的帝國。

16.目前為止，偉大的熱帶文明一直是最神秘的。類似地，我們知之甚少的位于非洲的剛果王國和貝寧王朝也同樣被大面積的森林所覆蓋。激光雷達技術很可能幫助我們尋找一些問題的答案。這些發現給我們帶來的不僅僅是古代遺址的漂亮照片，還有可能顛覆我們對一些古代文明是如何瓦解的認知。

17.與此同時，天文學家使用激光來測量地球大氣層的實時湍流。有了這些信息，他們可以調整望遠鏡以解決大氣模糊問題并制作更清晰的圖像，這種技術稱為自適應光學。自適應光學是補償由大氣湍流或其他因素造成的成像過程中波前畸變的最有前景的技術。

18.自適應光學技術系統能精確地提供其他恒星系統中的系外行星圖像。如果飛機飛人其中一個激光束，機組人員可能會迷失方向。使用自適應光學器件的設施的觀察員，其工作是觀察夜空偏離激光束太近的飛機，準備擰動緊急開關。

19.1983年里根總統發表了綽號為“星球大戰”的基于激光的戰略防御計劃的演講，描繪了基于太空的激光武器。但激光武器并非都是虛構的。美國國防部正在開發可以拆除無人機甚至小型飛機和船只的系統。

20.《星球大戰》這部電影的一大特色是一顆巨大行星所發射的破壞性性激光，但當科學家們在我們的月球上射擊激光時，是出于和平目的。執行阿波羅任務的宇航員將光束射向月球上的鏡像陣列。在這些月球鏡上瞄準激光測量到我們衛星搭檔的精確距離，并顯示月亮正在慢慢遠離我們。