雷射(laser)是指受激輻射產生的光放大,是一種高質量的光源。
雷射的特點: 1.方向性好 2.單色性好 3.能量集中 4.相干性好
雷射的生物組織效應:
1.光熱效應 2.光化效應 3.電磁效應 4.壓力效應
雷射的生物組織作用: 1.高功率雷射凝固、灼除、汽化 2.低功率雷射照射
3.「光刀」精細分割
雷射,是一種自然界原本不存在的,因受激而發出的具有方向性好、亮度高、單色性好和相干性好等特性的光。物理學家把產生雷射的機理溯源到1917年愛因斯坦解釋黑體輻射定律時提出的假說,即光的吸收和發射可經由受激吸收、受激輻射和自發輻射三種基本過程。眾所周知,任何一種光源的發光都與其物質內部粒子的運動狀態有關。當處於低能級上的粒子(原子、分子或離子)吸收了適當頻率外來能量(光)被激發而躍遷到相應的高能級上(受激吸收)後,總是力圖躍遷到較低的能級去,同時將多餘的能量以光子形式釋放出來。如果光是在沒有外來光子作用下自發地釋放出來的(自發輻射),此時被釋放的光即為普通的光(如電燈、霓虹燈等),其特點是光的頻率大小、方向和步調都很不一致。但如果是在外來光子直接作用下由高能級向低能級躍遷時將多餘的能量以光子形式釋放出來(受激輻射),被釋放的光子則與外來的入射光子在頻率、位相、傳播方向等方面完全一致,這就意味著外來光得到了加強,我們稱之為光放大。顯然,如果通過受激吸收,使處於高能級的粒子數比處於低能級的越多(粒子數反轉),這種光的放大現象就越明顯,這時就有可能形成雷射了。
雷射之所以被譽為神奇的光,是因為它有普通光所完全不具備的四大特性。
1.方向性好 ——普通光源(太陽、白熾燈或螢光燈)向四面八方發光,而雷射的發光方向可以限制在小於幾個毫弧度立體角內,這就使得在照射方向上的照度提高千萬倍。雷射準直、導向和測距就是利用方向性好這一特性。
2.亮度高 ——雷射是當代最亮的光源,只有氫彈爆炸瞬間強烈的閃光才能與它相比擬。太陽光亮度大約是103瓦/(釐米2.球面度),而一臺大功率雷射器的輸出光亮度經太陽光高出7~14個數量級。這樣,儘管雷射的總能量並不一定很大,但由於能量高度集中,很容易在某一微小點處產生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度高溫。雷射打孔、切割、焊接和雷射外科手術就是利用了這一特性。
3.單色性好 ——光是一種電磁波。光的顏色取決於它的波長。普通光源發出的光通常包含著各種波長,是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍、紫七種顏色的可見光及紅外光、紫外光等不可見光。而某種雷射的波長,只集中在十分窄的光譜波段或頻率範圍內。如氦氖雷射的波長為632.8納米,其波長變化範圍不到萬分之一納米。由於雷射的單色性好,為精密度儀器測量和激勵某些化學反應等科學實驗提供了極為有利的手段。
4.相干性好 ——幹涉是波動現象的一種屬性。基於雷射具有高方向性和高單色性的特性,它必然相干性極好。雷射的這一特性使全息照相成為現實。 ——所謂雷射技術,就是探索開發各種產生雷射的方法以及探索應用雷射的這些特性為人類造福的技術的總稱。自1960年美國研製成功世界上第一臺紅寶石雷射器,我國也於1961年研製成功國產首臺紅寶石雷射器以來,雷射技術被認為是20世紀繼量子物理學、無線電技術、原子能技術、半導體技術、電子計算機技術之後的又一重大科學技術新成就。30多年來,雷射技術得到突飛猛進的發展,不僅研製了各個特色的多種多樣的雷射器,而且雷射應用領域不斷拓展,並形成了雷射唱盤唱機、雷射醫療、雷射加工、雷射全息照相、雷射照排印刷、雷射列印以及雷射武器等一系列新興產業。雷射技術的飛速發展,使其成為當今新技術革命的「帶頭技術」之一。
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