為什麼看20瓦燈光沒事,5毫瓦的雷射筆卻能3秒內照瞎眼睛?

2021-01-17 老粥科普

雷射傷害事件頻發

江西又有一名9歲小朋友被自家買的雷射筆照瞎了左眼。因為好奇,他拿著新買的雷射筆照著自己的眼睛看亮光,只幾秒鐘,就造成了永久失明。

雷射筆是一種常用的指示工具,老師用它指示黑板,企事業單位的會議室裡也常缺不了它;寵物主們會拿它逗貓玩;戶外運動和天文愛好者們用它來指示星星,所以有些大功率的雷射筆又叫指星筆。

雷射點愚弄小貓

多年以前,這種指示筆的功率比較低,老周也曾拿它照過自己的眼睛,幸運的是除了有一點晃眼之外沒造成多大傷害。隨著技術的進步,雷射筆的功率越來越大、亮度越來越高,你倘若再拿它來照射眼睛,就很可能釀成大禍。

雷射筆對眼球造成的傷害不可修復

我們的眼睛是非常敏感和嬌氣的感光器官,眼底密布著感光細胞、視覺神經和豐富的毛細血管,如果你直視太陽一兩秒鐘,就會覺得眼前發黑,需要很久才能恢復正常。相比於太陽光,雷射的能量更加集中,它對眼底造成的傷害是不可逆的。

雷射的能量高度集中

與別的光不同,雷射是一束定向發射的同頻率光子,在相同功率下,雷射的能量更加集中。

當你點亮檯燈,光會向四周柔和地擴散開來,你甚至可以直視20W燈泡,這並沒有什麼問題。按照平方反比定律,到達你眼球的光子比較有限,不會對你造成傷害。

對於發散的光源,距離越遠傷害越小

同樣的規律也適用於星星和太陽。太陽距離我們比較近,所以我們看太陽光會覺得十分耀眼,盯著看會不舒服;星星也是恆星,它們可能比太陽還要亮幾百倍,但由於距離我們有幾十光年,所以我們會覺得星光很柔和。這是因為同樣的時間裡星光的光子到達我們的眼睛比較少,它們的能量非常低。

光子是攜帶能量的基本粒子,所以光子又被稱為光能量子。雷射的光子束非常集中,在同樣面積裡,雷射束的能量比太陽光要大得多。高功率的雷射筆不僅能輕鬆點燃紙張,還能瞬間切斷火柴杆兒。

雷射束能量高度集中,瞬間切斷火柴

為什麼雷射如此高能?

這與雷射產生的原理有關。

所有有溫度的物質都會發光,包括你我的身體和我們周圍的一切。物質由原子組成,原子周圍的電子云在接收到外界能量時會被推送到高能級,當電子回落到它原先的能級時就會向外發射一個光子,這在物理上稱為「自激發射」。原子發射出來的光子方向與相位是隨機的,所以光會向四面八方發射。

原子的自激發射

當紅寶石或某些比例的氦氖混合氣體受到一定頻率光子照射時,會激發出光子。這些激發出的光子在材料內部反射的過程中又去激發其它原子,從而產生越來越多同樣頻率同樣相位的光子。你照射材料的能量越大,被激發產生的光子就越多。這些光子頻率、波形和相位相同,所以它們的能量會疊加而不會相互消耗。當光子從材料兩端反射鏡來回反射後,出來時就變成了顏色(頻率)單一、並且能量與方向性都極強的雷射。

雷射光子的頻率、波形的相位相同,能量

雷射的能量取決於你輸入材料的能量,通常雷射材料的能量轉化效率大約是10%,另外90%都變成熱能散發掉了。即便如此,由於雷射束中的光子基本都是沿著同一方向前進,所以它的能量會集中到光束的橫截面上,這就是雷射能量非常強大的原因。

大功率的雷射器不只可以切斷火柴、點爆氣球,它還能切割鋼板,甚至作為武器擊落遠處的飛機和飛彈。

不止是孩子們對光點感興趣

快速移動的光點總是會激發起好奇心。貓兒們會不顧一切地追逐它。

團團轉的小貓

狗子會被愚弄

追逐光點的狗

就連螳螂和蜘蛛也會被雷射耍得團團轉。

螳螂也會攻擊光點
蜘蛛將光點當成獵物

雷射很好玩,聰明的你在讀了這篇文章後,應該充分地了解雷射筆的危害,它能瞬間致盲你的眼睛。因此我們不僅要妥善保管好雷射筆,更應該教育孩子們遠離這些危險的玩具,別讓悲劇再次發生,造成終生遺憾。

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