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使某一物质中内层电子悄悄地跳到外层,中国研

时间:2020-05-07 08:55来源:数理科学
在一般人的心目中,太阳光可能是世界上光度最强的光。但是,到了20世纪中叶,科学家们却发现了一种比太阳表面亮度高出100亿倍的光,它就是激光。 一、激光种类及特点 香港《南华

在一般人的心目中,太阳光可能是世界上光度最强的光。但是,到了20世纪中叶,科学家们却发现了一种比太阳表面亮度高出100亿倍的光,它就是激光。

一、激光种类及特点

香港《南华早报》10日称,美国激光武器不会对解放军构成任何威胁,因为中国科学家已开发出一种特殊防护罩,能偏离激光光束,并让它们变得无害。 激光武器(Laser Weapon)是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器,具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能,在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。   美国舰载激光炮即将实战化的消息震动各国军方,如何应对这种新概念武器,成为令多国挠头的问题。香港《南华早报》10日称,美国激光武器不会对解放军构成任何威胁,因为中国科学家已开发出一种特殊防护罩,能偏离激光光束,并让它们变得无害。   报道称,中国研究人员将美国激光武器看成是“纸老虎”。激光武器的杀伤原理是,利用激光将大量能量汇集到目标的敏感点上,如导弹的导航系统或飞机发动机,从而破坏其功能。但如果这些能量被反射,最强大的激光武器都将像手电筒一样没有任何危害。中科院力学研究所研究员黄晨光表示,不管如何强大、破坏力如何惊人,任何激光都是由光组成的,能被不同物质反射。他说,在经过大量研究后,中国科学家现在掌握了反激光物质的物理和化学特性,并能精确地控制反射或吸收的数量。   黄晨光透露,尽管五角大楼和美国军工巨头数十年来一直在推动激光武器的发展,但中国也在发展先进的防御技术。在激光战中,“盾”的研发成本要远远低于“矛”。研究人员透露,他们密切关注西方的激光研发进展,尤其是美国。相应的防护技术也在不断改进,来应对特定的武器系统。该报道称,内地学术期刊的研究论文表明,科学家使用多种物质来研制反激光罩。廉价金属、稀土、碳纤维、银,甚至是钻石等都被用来测试应对不同种类的激光。   但黄晨光也警告称,中国研发的反激光技术的效果也存在一些不确定性。任何人工防护罩只能应对某些特定种类的激光。如果不匹配,激光束仍然能够穿透防护罩,并给目标带来破坏。他说:“幸运的是,我们通常能够猜出某种系统所使用的激光类型。系统规模、能量消耗、主要构件、激光产生方法等公开的信息将决定激光束的性质。然后,你只需要挑选适当的防护罩,保护敏感区域。”   报道说,尽管大多数研究团队都拒绝接受采访,但一名科学家表示,由于在能量产生和储存等领域依然存在技术瓶颈,中国在激光武器领域仍落后于美国。但这名研究者称,从军舰上发射致命激光束需要强大的发生器和能够储存并快速充能量的电池或电容。“我们能够建造激光炮,但没有足够的‘子弹’,它没有任何用处。中国军方很实用,他们不会投巨资于一二十年都无法部署的武器。” 激光武器的缺点是不能全天候作战,受限于大雾、大雪、大雨,而且激光发射系统属精密光学系统,在战场上的生存能力有待考验。激光武器的杀伤原理是,利用激光将大量能量汇集到目标的敏感点上,如导弹的导航系统或飞机发动机,从而破坏其功能。不管如何强大、破坏力如何惊人,任何激光都是由光组成的,能被不同物质反射。激光武器是一种定向能武器,利用强大的定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效。 笔名 (必选项):密码 (必选项): - See more at: ... thash.u1YUvVaf.dpuf

要弄清激光,首先得从物质的原子结构谈起。原子是由带正电荷的原子核和带负电的电子组成。电子绕原子核作高速运动,犹如九大行星绕着太阳运转一样。电子排列是分层的,内层电子能量低,外层电子能量高,如果施加外力,使内层的电子跳到外层,而外层的电子再跳回内层,就会发生出灯光般的光束来。激光发光的基本原理就是电子跳跃而发射的光。当人们通过强大的外力激发,使某一物质中内层电子悄悄地跳到外层,使外层的电子越聚越多,而后,来一个反跳,使众多的高能电子一下子跳到低能的内层。这样,就会发出强大的光束,而这种强大的光束就叫做激光。用来产生激光的仪器叫激光器。由激光器产生的激光,在短时间内能发出巨大的能量。

激光简单地说是一种频率单一、频宽狭窄的光,相干性好,远距离传输光斑非常小,因而单位面积的光斑所含能量和功率非常高。激光本质是从分子,原子、离子等粒子受激发射产生的,因此气体、固体、液体、半导体等都可以用来制造产生激光。最近科学家发现有机超导体有激光的放大作用,这表明超导体也可以产生激光。宇宙中除了伽马射线激光外,似乎没有天然的激光存在,一般都是人造的。

凤凰彩票在线计划,1960年,美国科学家梅曼首先用红宝石作材料,制成世界上第一台激光器,获得了6943a°的红光,开创了激光技术的先河。如今形形色色的激光器如雨后春笋般出现。据统计,已有数百种之多。

从激光器的材料种类看,一般的气体分子、离子激光器功率很高,缺点是体积较大。由于气体分子键激发的能级比较低,因而激光频率一般都在中红外波段。由于可选择的稳定气体较少,所以气体激光频谱范围相对狭窄。

种类繁多的激光器,它们都由三个主要部分组成:第一部分称工作物质,它是保证受激而产生激光的物质;第二部分称泵浦手段,这是不断给产生激光的物质补充能量;第三部分是振荡腔,通过腔的振荡不断放大,从而保证激光输出。

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人们给激光冠上神奇的称谓,那是因为它有独特的本领:方向性强,颜色纯,能量大等。因而,它的用途十分广泛。用激光来加工机械,削铁如泥,任何金属在激光面前都会迎刃而解;用激光于通讯,携带信息量惊人,用之于电话,可使几十亿部电话同时通话;用之于电视,可传播上千万套;用之于印刷,分辨率达每英寸9000个点,调制速率可达几十兆赫;用之于计算机,比电子开关快1000倍。

固体和液体材料激光器可选择各种原子、离子或分子材料,因而激发能级范围宽,激光频率范围很广,可涵盖红外到紫外等所有波段。但由于固体无法从内部激励工作物质,液体工作物质温度变化对其激励放大影响较大,所以激光输出功率一般相对较小,激光能量输出效率也较低。

尤其值得一提的是,激光还可以用来制造武器。比如,激光枪号称20世纪的无声枪,可使对方士兵双目失明;再如激光炮,它能量大命中率高,可轻易击毁敌方坦克、飞机、导弹,甚至卫星。美国在白沙导弹试验场,用功率最大的默兰克尔激光炮对赫赫有名的大力神式导弹发射,不到2秒钟,大力神导弹就折戟沉沙。激光炮的速度,达到惊人地步,每秒可走30万公里。

半导体激光器采用半导体能带的电子跃迁激发产生激光,激光的频谱范围较宽,可涵盖红外到紫外所有波段。由于谐振腔较小,输出激光的频率一直性较差。但优点是体积小,能效高、可靠性好。二、激光与无线电波产生原理

激光的发现能为人类造福,但也能给人类带来灾难。科学家的任务是,用其利,去其害,造福于子孙后代。

激光与无线电波的产生原理本质没有区别,共同点是一致的。它们的原理用一句话概括就是,能量激发工作物质,激发的光或无线电波在谐振器中产生共振放大效应,从而产生频率单一的光或频率单一的无线电波。

其中关键要素有二个:

一是工作物质。起到能量吸收和放大效果,从而激发频率单一的光和无线电波。

二是谐振器。反馈谐振器内共振电磁波能量,过滤掉非共振波的能量。使电磁波能量最大程度地被工作物质吸收放大。

为了更好的理解激光原理,我们先看无线电波的产生的原理。

无线电波的频率范围很宽,低频如交流电只有50HZ,中频3000KHz,高频到微波段3000GHZ。一般无线电波谐振器都采用电感和电容组合。

请图一、图二,图一最简单的电感反馈式无线电振荡器电路原理图。

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图一

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