2025年高考神秘之光
來源：網絡整理 2024-12-12 18:59:48
神秘之光
激光曾被視為神秘之光，并已被人類廣泛使用。近年來，科學家研究發現了一種更為奇特的光－－飛秒激光，飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術手段。它在瞬間發出的巨大功率比全世界發電總功率還大。科學家預測飛秒激光將為下世紀新能源的產生發揮重要作用。激光的歷史還不到40年，是目前人類觀察發現微觀世界，揭示超快運動過程的重要手段。而且眾多科學技術的研究因此獲得了突破性發展。
飛秒激光是一種以脈沖形式運轉的激光，持續時間非常短，只有幾個飛秒，一飛秒就是10的負15次方秒，也就是1／1000萬億秒，它比利用電子學方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍，是人類目前在實驗條件下所能獲得的最短脈沖。這是飛秒激光的第一個特點。飛秒激光的第二個特點是具有非常高的瞬時功率，可達到百萬億瓦，比目前全世界發電總功率還要多出百倍。飛秒激光的第三個特點是，它能聚焦到比頭發的直徑還要小的空間區域，使電磁場的強度比原子核對其周圍電子的作用力還要高數倍。
飛秒激光的這些特性是如何實現的呢？高功率飛秒激光系統由四部分組成：振蕩器、展寬器、放大器和壓縮器。在振蕩器內，利用一種特殊技術獲得飛秒激光脈沖。展寬器將這個飛秒種子脈沖按不同波長在時間上拉開。放大器使這一展寬的脈沖獲得充分能量。壓縮器把放大后的不同成分的光譜再會聚到一起，恢復到飛秒寬度，從而形成具有極高瞬時功率的飛秒激光脈沖。
飛秒激光有什么用途呢？眾所周知，物質是由分子和原子組成的，但是它們不是靜止的，都在快速地運動著，這是微觀物質的一個非常重要的基本屬性。飛秒激光的出現使人類第一次在原子和電子的層面上觀察到這一超快運動過程。基于這些科學上的發現，飛秒激光在物理學、生物學、化學控制反應、光通訊等領域中得到了廣泛應用。特別值得提出的是，由于飛秒激光具有快速和高分辨率特性，它在病變早期診斷、醫學成象和生物活體檢測、外科醫療及超小型衛星的制造上都有其獨特的優點和不可替代的作用。
物質在高強度飛秒激光的作用下會出現非常奇特的現象：氣態、液態、固態的物質瞬息間變成了等離子體。這種等離子體可以輻射出各種波長的射線的激光。高功率飛秒激光與電子束碰撞能夠產生硬X射線飛秒激光，產生β射線激光，產生正負電子對。
高功率飛秒激光在醫學、超精細微加工、高密度信息儲存和記錄方面都有著很好的發展前景。高功率飛秒激光還可以將大氣擊穿，從而制造放電通道，實現人工引雷，避免飛機、火箭、發電廠因天然雷擊而造成的災難性破壞。利用飛秒激光能夠非常有效地加速電子，使加速器的規模得到上千倍的壓縮。高功率飛秒激光與物質相互作用，能夠產生足夠數量的中子，實現激光受控核聚變的快速點火。從而為人類實現新一代能源開辟一條嶄新的途徑。
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