激光的神奇妙用

大科技

激光，是20世紀(jì)以來人類繼原子能、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體后的又一重大發(fā)明，其亮度約為太陽光的100億倍。自激光問世以來，激光手術(shù)、激光唱片、激光舞臺等新生事物也層出不窮，而科學(xué)家的努力也讓激光有了越來越多的用武之地。

發(fā)射激光下場雨

說起人工降雨，我們并不陌生。在干旱的季節(jié)，為了滿足農(nóng)業(yè)的用水需求，人們常常會(huì)用飛機(jī)或者高射炮向云層中投放碘化銀等催化劑。這些催化劑可以在云層中形成凝結(jié)核，使云層中的水氣聚攏凝成水滴或冰晶，當(dāng)水滴達(dá)到一定的重量時(shí)，便會(huì)向下墜落，形成降雨。

在過去的50多年里，人們一直使用這種方法進(jìn)行人工降雨，但是這種降雨方式的效率和云層中本來含有的水分的多少息息相關(guān)，因此很難預(yù)測。另外，碘化銀分子通過這種方式進(jìn)入大氣，會(huì)不會(huì)對環(huán)境造成不良影響，我們也很難判定。

瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的光學(xué)物理學(xué)家卡斯帕里安和他的同事，試圖找到一種完全不同的方法，來解決人工降雨的問題，他們想到了激光。

他們在實(shí)驗(yàn)室開始了實(shí)驗(yàn)。一開始，他們準(zhǔn)備了一個(gè)含有大量水分子的隔離間，然后用高能激光向內(nèi)射擊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隔離間內(nèi)很快就凝結(jié)了大量的水珠。原來，激光光柱在射擊時(shí)，將自己周圍的氮?dú)夂脱鯕夥肿与婋x了，而這些被電離后的分子起到了凝結(jié)核的作用，水滴也就自然而然地生成了。

之后，科學(xué)家們在室外進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們直接用激光射擊云朵。最后發(fā)現(xiàn)，只要云朵本身含有的水分較多，就能成功形成降雨并增加降雨量。雖然目前這一技術(shù)并不成熟，還有許多問題亟待科學(xué)家們探索解決，但是激光降雨這種環(huán)保的人工降雨法一旦研發(fā)成熟，應(yīng)該會(huì)替代現(xiàn)有的化學(xué)人工降雨法。

沐浴激光變隱形

提到隱形，我們首先想到的肯定是各種童話或者奇幻故事中的隱身斗篷。在作家的描述中，人們只要披上這種隱身斗篷，就可以大搖大擺地走到任何地方而不被他人發(fā)現(xiàn)，真可謂打家劫舍、藏匿跑路之必備良品。科學(xué)家們經(jīng)過數(shù)十年的研究，利用光的散射、折射等原理，真的制造出了能夠讓人臨時(shí)“隱身”的斗篷。但這種隱身還是需要被隱藏的物或人覆蓋一層特殊感光材料才能實(shí)現(xiàn)。

但是最近，倫敦帝國理工學(xué)院的克里斯·菲利普斯教授發(fā)現(xiàn)，利用激光技術(shù)，物體可以自己“隱身”。他利用激光改變了物體的感光模式，從而使物體自己“隱藏”了起來。那么這項(xiàng)技術(shù)的原理是什么呢？

首先，我們要知道我們?yōu)槭裁纯梢钥吹綎|西。我們的眼睛之所以能夠看到這個(gè)色彩繽紛的世界，是因?yàn)楣獾拇嬖?。光線在照射到一種物體表面時(shí)，會(huì)有一定波長的光子被吸收，而另外一部分不被吸收的光子則被反射出來，正是被反射出來的光線在我們的眼中形成了圖像。

菲利普斯教授正是利用了這一原理，使用“耦合激光”，也就是將幾種激光相互作用所形成的光束投射向一個(gè)物體。這種激光不像普通的光源那樣可以被物體表面的物質(zhì)吸收、反射或折射。沒有了光的反射和折射，我們的眼睛也就看不到物體了。

如果這種方法能夠應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，人們就可以輕松地將自己家里貴重的物品“隱藏”起來而不被壞人發(fā)現(xiàn)，魔術(shù)師也就有了更方便有效的魔術(shù)手段。但遺憾的是，目前這種技術(shù)還只能在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹谱鳌榜詈霞す狻毙枰罅坎煌ㄩL的激光以及數(shù)百萬瓦功率的電源，造價(jià)高昂到令人瞠目，所以想體會(huì)激光隱身的好處，還需要耐心等待。

激光一掃，心跳變速

如果說利用激光進(jìn)行人工降雨或者隱藏身形還不夠刺激，那么用激光控制人的心跳頻率怎么樣呢？科學(xué)家經(jīng)過長期研究，發(fā)現(xiàn)了使用紅外線激光控制生物胚胎心跳的方法。這一研究有助于人們進(jìn)一步了解與認(rèn)識心臟病。

用紅外線控制胚胎心跳的實(shí)驗(yàn)，首先是在已經(jīng)開始發(fā)育的鵪鶉蛋中進(jìn)行的。科學(xué)家選用的鵪鶉胚胎剛剛發(fā)育2～3天，這時(shí)它們的心臟只有約2立方毫米大小，從本質(zhì)上說，這時(shí)的心臟只是一團(tuán)細(xì)胞而已，還沒有形成四腔室的心臟結(jié)構(gòu)。研究人員利用光導(dǎo)纖維，將紅外線脈沖發(fā)射到距離鵪鶉胚胎只有50厘米的位置上。

在他們打開激光之前，鵪鶉胚胎的心跳頻率大約為每1.5秒一次，而當(dāng)激光被激發(fā)之后，鵪鶉胚胎的心跳則變成了1秒鐘兩次，比之前快了一倍多。更神奇的是，鵪鶉胚胎心跳的頻率與激光的脈沖頻率相一致。也就是說，研究人員完全可以通過調(diào)節(jié)激光的脈沖頻率來控制胚胎的心跳。

我們知道，有一些孩子在胚胎時(shí)期就已經(jīng)患上了心臟病，他們的心跳頻率與健康孩子的有所不同。如果能夠通過激光改變其胚胎狀態(tài)時(shí)的心跳頻率，讓他們適應(yīng)正常的心跳節(jié)奏，或許真的能夠使這些孩子在出生后像正常的孩子一樣擁有一顆健康的心臟。

激光的妙用真是數(shù)不勝數(shù)，將來科學(xué)家一定還會(huì)發(fā)明更多讓我們驚嘆的研究成果。如果你也對激光感興趣，不妨自己動(dòng)手，發(fā)現(xiàn)激光更多的奧秘吧！