韋中燊供稿
在一些旅遊景區,尤其是在晚上的時候,總能夠看到兜售雷射筆或者兒童雷射槍的商販。但是,這些雷射筆、兒童雷射槍都不是安全的兒童玩具,質檢總局網站早在2014年就發布過此類產品的質量安全風險警示和消費提示。
為什麼要警惕雷射筆類的玩具呢?
雷射筆裡的雷射
雷射筆是一種演示類雷射產品,帶有雷射器裝置。兒童雷射槍是指帶有雷射器的玩具槍產品。一般來說,雷射器裡產生的雷射都有強弱不等的破壞力。
(圖源:dtxw.com)
那麼,雷射到底是什麼呢?要弄清楚這個問題,先要了解幾個物理學上的概念。按照玻爾的原子結構理論,原子裡面的電子都有它們特定的軌道,電子待在不同的軌道,意味著原子有不同的能量狀態,也叫能級。
雷射的理論基礎起源於物理學家愛因斯坦,1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論「光與物質相互作用」。愛因斯坦認為在組成物質的原子中,有不同數量的電子分布在不同的能級上,在高能級上的電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。在某種狀態下,還能出現一個弱光子激發出一個強光子的現象,這就叫做「受激輻射的光放大」,簡稱雷射。
(來源:ytb.io)
1958年,美國科學家肖洛和湯斯發現了一種神奇的現象:當他們將氖光燈泡所發射的光照在一種稀土晶體上時,晶體的分子會發出鮮豔、始終聚在一起的強光。根據這一現象,他們提出了「雷射原理」,即物質在受到與其分子固有振蕩頻率相同的能量激發時,都會產生這種不發散的強光(雷射)。
1960年5月15日,美國加利福尼亞州休斯實驗室的科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的雷射,這是人類有史以來獲得的第一束雷射,梅曼因而也成為世界上第一個將雷射引入實用領域的科學家。
1960年7月7日,西奧多·梅曼宣布世界上第一臺雷射器誕生。
梅曼和他製作第一臺雷射器(圖源:sculpteo.com)
雷射的威力
雷射的能量密度很大,能夠在短時間裡聚集起大量的能量。也正因如此,導致雷射的威力非常巨大,甚至可以用來作為武器使用。當然,這就意味著如果使用不恰當的話,雷射將會給我們帶來不可恢復的傷害。
對人體來說,雷射最容易傷害的就是我們的眼睛,雷射能燒傷生物組織,尤其對視網膜的灼傷最多見。因為雷射束能通過眼自身的屈光系統在視網膜上聚焦成一個非常小的光斑,使光能高度集中而導致灼傷。雷射聚於感光細胞時產生過熱,而引起的蛋白質凝固變性是不可逆的損傷,一旦損傷以後就會造成眼睛永久失明。遠紅外雷射對眼睛的損害主要以角膜為主,這是因為這類波長的雷射幾乎全部被角膜吸收,所以角膜損傷最重。
(圖源:sohu.com)
正是因為雷射具有這樣的潛在危險,無論是雷射筆還是兒童雷射槍,這些玩具的使用主體都是孩子,孩子的危險防範意識都相對比較弱,自我保護意識也不強。所以,如果有可能,我們並不希望孩子們玩這樣的玩具,即便是要玩,也必須要保證這些玩具發出的雷射能量在最安全的範圍之內。而且,一定要教育孩子:即便是最低能量的雷射,也絕對不要把雷射對著眼睛照射。
雷射的效用
雷射的出現,是人類技術進步的體現,也是人類智慧的結晶。在雷射誕生之後,已經在人類生產生活的很多領域大展身手。
雷射的顏色取決於雷射的頻率,而頻率取決於發出雷射的活性物質,即被刺激後能產生雷射的哪種材料。刺激紅寶石就能產生深玫瑰色的雷射束,它應用於醫學領域,比如用於皮膚病的治療和外科手術;刺激氬氣能夠產生藍綠色的雷射束,它的用途有很多,如雷射印刷術,在顯微眼科手術中也是不可缺少的;半導體產生的雷射能發出紅外光,它恰好能「解讀」雷射唱片,並能用於光纖通訊。
利用雷射來切割金屬是雷射的一個很重要的用途,由於雷射光斑小、能量密度高、切割速度快,因此雷射切割能夠獲得較好的切割質量。雷射切割切口細窄,切縫兩邊平行並且與表面垂直,切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。切割表面光潔美觀,表面粗糙度只有幾十微米,甚至雷射切割可以作為最後一道工序,無需機械加工,零部件可直接使用。除此之外,雷射切割還具有切割效率高,不存在工具磨損,切割材料的種類多等優點。
光纖
在現實生活中,雷射的用途確實很多。除了雷射切割之外,還可以將雷射利用於焊接,用於醫學上的治療,用雷射來打孔等。另外,雷射通信、雷射成像、雷射塗敷、雷射熱處理、雷射打標等,都是雷射大展身手的地方。
其實,本文開頭提到的雷射筆,在教學、會議、匯報、引導等事務中都是可以發揮很好的作用的。但是,不管到什麼時候都要牢牢記住:不要將雷射對著眼睛,不管是自己的還是別人的。科學技術是一把雙刃劍,在享受雷射給我們帶來的種種便利時,一定要有安全意識,防範它可能帶來的傷害。
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