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2015-09-10 07:22:44龔旗煌李焱
知識(shí)就是力量 2015年1期
龔旗煌 李焱
光對(duì)人類(lèi)的生存和發(fā)展至關(guān)重要。
嬰兒呱呱墜地之后，接觸到大自然的第一印象就是光。光是人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的工具。人類(lèi)感官接收的外部信息中，約90%以上通過(guò)眼睛傳遞給大腦。有了光，人類(lèi)才能看到這五彩斑斕的世界。
盡管如此，很多時(shí)候人們可能意識(shí)不到光就在我們身邊，而且在不斷改變我們的生活方式。因?yàn)槿说难劬χ荒芸匆?jiàn)可見(jiàn)光，這只是整個(gè)光譜中很小的一部分，卻對(duì)大量紅外光、紫外光和X光視而不見(jiàn)。與此同時(shí)，光基技術(shù)也經(jīng)常是在幕后發(fā)揮關(guān)鍵性作用。
光和光基技術(shù)是現(xiàn)代科技和社會(huì)生產(chǎn)力的重要驅(qū)動(dòng)力，下面僅擷取光基技術(shù)在幾個(gè)重要領(lǐng)域中的應(yīng)用加以介紹。
光與信息
光在信息的產(chǎn)生、調(diào)制、傳輸、存儲(chǔ)、顯示和處理等方面發(fā)揮著重要作用，其中光纖通信的重要性是不言而喻的?；诠獾牧孔有缘墓饬孔油ㄐ鸥影踩?、保密。巨幕立體電影、高清立體電視、虹膜級(jí)手機(jī)顯示屏等先進(jìn)設(shè)備，為人們帶來(lái)震撼的觀賞體驗(yàn)。光電檢測(cè)儀器、光學(xué)遙感遙測(cè)儀器、機(jī)器人視覺(jué)、光學(xué)傳感器、光盤(pán)存儲(chǔ)等，在各個(gè)領(lǐng)域都大顯身手。
國(guó)家安全
在很多場(chǎng)合，我們會(huì)通過(guò)X光、太赫茲光等檢查是否攜帶槍支、彈藥、易燃易爆、腐蝕、有毒放射性、毒品等危險(xiǎn)禁用物品。夜間可見(jiàn)光很微弱，但人眼看不見(jiàn)的紅外線卻很豐富，紅外夜視儀可以幫助人們?cè)谝归g進(jìn)行觀察、搜索、瞄準(zhǔn)和駕駛車(chē)輛。激光測(cè)距是雷達(dá)測(cè)距原理在光頻段的延伸，使人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了以厘米級(jí)精度測(cè)定地球到月球這樣遙遠(yuǎn)的距離。由于它能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測(cè)量和武器火控系統(tǒng)。激光陀螺廣泛用于航空、航天、航海等領(lǐng)域的高精度慣性導(dǎo)航，由于沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦引起的誤差，角位移測(cè)量精度高，被測(cè)角速度范圍大。當(dāng)激光制導(dǎo)武器攻擊固定或活動(dòng)目標(biāo)時(shí)，就像長(zhǎng)了眼睛一樣，精度一般在1米以?xún)?nèi)，命中率極高。用高功率激光器制成的戰(zhàn)術(shù)激光武器，可使人眼致盲，使光電探測(cè)器失效。利用高能激光束制成的戰(zhàn)略激光武器，可瞬間摧毀飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等軍事目標(biāo)，是真正讓敵人膽寒的“死光”。
光與制造
激光加工可以實(shí)現(xiàn)高精度切割、焊接、表面處理、打孔、微加工，這種先進(jìn)制造技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要部門(mén)，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無(wú)污染、減少材料消耗等方面起到愈來(lái)愈重要的作用。激光切割用于汽車(chē)行業(yè)、計(jì)算機(jī)、電氣機(jī)殼、航天工業(yè)使用的鈦合金的切割。激光焊接用于汽車(chē)車(chē)身厚薄板、汽車(chē)零件、鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等密封器件，以及各種不允許焊接污染和變形的器件的焊接。激光處理技術(shù)大大改善了材料的機(jī)械性能、耐熱性和耐腐蝕性等。激光打標(biāo)技術(shù)在各種材料和幾乎所有行業(yè)均得到廣泛應(yīng)用。激光打孔主要應(yīng)用在航空航天、汽車(chē)制造、電子儀表、化工等行業(yè)。激光快速成型是將激光加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)及柔性制造技術(shù)相結(jié)合而形成的新技術(shù)。激光3D打印技術(shù)近年來(lái)得到迅猛發(fā)展。
光與健康
光是生命之源，光技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到生命起源、健康體檢、醫(yī)學(xué)治療等方面。X射線被發(fā)現(xiàn)后，僅僅幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，它就被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像。利用X射線衍射發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，標(biāo)志著醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)解析依賴(lài)于X光衍射。熒光漂白恢復(fù)技術(shù)、激光衍射測(cè)量技術(shù)、激光流式細(xì)胞計(jì)、激光拉曼光譜技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能測(cè)出細(xì)胞內(nèi)的分子結(jié)構(gòu)或組分。在醫(yī)學(xué)治療方面，無(wú)影燈、激光刀、激光治療機(jī)、激光微光束技術(shù)、內(nèi)窺鏡激光、光動(dòng)力學(xué)療法等，在臨床各科都得到廣泛應(yīng)用。
光與能源
為人類(lèi)提供能量的絕大部分能源都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能并在體內(nèi)貯存下來(lái)，煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，實(shí)質(zhì)上是由古代生物固定下來(lái)的太陽(yáng)能。此外，水能、風(fēng)能等也都是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。因?yàn)榛茉吹拇鎯?chǔ)量是有限的，直接利用太陽(yáng)能而不是化石能源，在當(dāng)今顯得日益重要。太陽(yáng)能是人類(lèi)取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源，因而光伏發(fā)電（太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電）近些年來(lái)發(fā)展迅猛。與此同時(shí)，減少能源消耗同樣重要。照明從白熾燈到日光燈，再到半導(dǎo)體二極管，照明質(zhì)量越來(lái)越高，但能量消耗越來(lái)越小。發(fā)展綠色照明，對(duì)節(jié)約地球的有限資源意義重大。
光與文藝
太陽(yáng)、月亮、晨曦、晚霞、鮮花、彩虹、海市蜃樓、神奇極光……激發(fā)著詩(shī)人的靈感。霓虹燈、追光燈、旋轉(zhuǎn)燈……營(yíng)造廣場(chǎng)和舞臺(tái)的夢(mèng)幻氛圍。攝影機(jī)、照相機(jī)留住風(fēng)物，記錄事件;電影、電視傳播知識(shí)，娛樂(lè)生活。三種基色調(diào)出無(wú)窮顏色，一抹水粉讓繪畫(huà)生輝。光線和色彩的獨(dú)特運(yùn)用，可以創(chuàng)作出很多文化藝術(shù)精品。另外，光基技術(shù)在文物鑒定和修復(fù)諸方面也發(fā)揮著不可替代的作用。
總之，光和光基技術(shù)對(duì)人類(lèi)生存、全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)防安全均產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著光和光基技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，它們將會(huì)繼續(xù)改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)、生活和認(rèn)知方式。世界將因?yàn)楣舛篮茫?/p>
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盡管如此，很多時(shí)候人們可能意識(shí)不到光就在我們身邊，而且在不斷改變我們的生活方式。因?yàn)槿说难劬χ荒芸匆?jiàn)可見(jiàn)光，這只是整個(gè)光譜中很小的一部分，卻對(duì)大量紅外光、紫外光和X光視而不見(jiàn)。與此同時(shí)，光基技術(shù)也經(jīng)常是在幕后發(fā)揮關(guān)鍵性作用。
光和光基技術(shù)是現(xiàn)代科技和社會(huì)生產(chǎn)力的重要驅(qū)動(dòng)力，下面僅擷取光基技術(shù)在幾個(gè)重要領(lǐng)域中的應(yīng)用加以介紹。
光與信息
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在很多場(chǎng)合，我們會(huì)通過(guò)X光、太赫茲光等檢查是否攜帶槍支、彈藥、易燃易爆、腐蝕、有毒放射性、毒品等危險(xiǎn)禁用物品。夜間可見(jiàn)光很微弱，但人眼看不見(jiàn)的紅外線卻很豐富，紅外夜視儀可以幫助人們?cè)谝归g進(jìn)行觀察、搜索、瞄準(zhǔn)和駕駛車(chē)輛。激光測(cè)距是雷達(dá)測(cè)距原理在光頻段的延伸，使人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了以厘米級(jí)精度測(cè)定地球到月球這樣遙遠(yuǎn)的距離。由于它能迅速準(zhǔn)確地測(cè)出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測(cè)量和武器火控系統(tǒng)。激光陀螺廣泛用于航空、航天、航海等領(lǐng)域的高精度慣性導(dǎo)航，由于沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦引起的誤差，角位移測(cè)量精度高，被測(cè)角速度范圍大。當(dāng)激光制導(dǎo)武器攻擊固定或活動(dòng)目標(biāo)時(shí)，就像長(zhǎng)了眼睛一樣，精度一般在1米以?xún)?nèi)，命中率極高。用高功率激光器制成的戰(zhàn)術(shù)激光武器，可使人眼致盲，使光電探測(cè)器失效。利用高能激光束制成的戰(zhàn)略激光武器，可瞬間摧毀飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等軍事目標(biāo)，是真正讓敵人膽寒的“死光”。
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光與健康
光是生命之源，光技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到生命起源、健康體檢、醫(yī)學(xué)治療等方面。X射線被發(fā)現(xiàn)后，僅僅幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)，它就被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像。利用X射線衍射發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，標(biāo)志著醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)解析依賴(lài)于X光衍射。熒光漂白恢復(fù)技術(shù)、激光衍射測(cè)量技術(shù)、激光流式細(xì)胞計(jì)、激光拉曼光譜技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能測(cè)出細(xì)胞內(nèi)的分子結(jié)構(gòu)或組分。在醫(yī)學(xué)治療方面，無(wú)影燈、激光刀、激光治療機(jī)、激光微光束技術(shù)、內(nèi)窺鏡激光、光動(dòng)力學(xué)療法等，在臨床各科都得到廣泛應(yīng)用。
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光與文藝
太陽(yáng)、月亮、晨曦、晚霞、鮮花、彩虹、海市蜃樓、神奇極光……激發(fā)著詩(shī)人的靈感。霓虹燈、追光燈、旋轉(zhuǎn)燈……營(yíng)造廣場(chǎng)和舞臺(tái)的夢(mèng)幻氛圍。攝影機(jī)、照相機(jī)留住風(fēng)物，記錄事件;電影、電視傳播知識(shí)，娛樂(lè)生活。三種基色調(diào)出無(wú)窮顏色，一抹水粉讓繪畫(huà)生輝。光線和色彩的獨(dú)特運(yùn)用，可以創(chuàng)作出很多文化藝術(shù)精品。另外，光基技術(shù)在文物鑒定和修復(fù)諸方面也發(fā)揮著不可替代的作用。
總之，光和光基技術(shù)對(duì)人類(lèi)生存、全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)防安全均產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著光和光基技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，它們將會(huì)繼續(xù)改變?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)、生活和認(rèn)知方式。世界將因?yàn)楣舛篮茫?/p>
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