雷射具有什麼特點?舉出生活中應用雷射的事例

2021-09-12 23:23:02 字數 5244 閱讀 6049

1樓:愛問題的小p孩

(一)定向發光

普通光源是向四面八方發光。要讓發射的光朝乙個方向傳播,需要給光源裝上一定的聚光裝置,如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,使輻射光匯集起來向乙個方向射出。雷射器發射的雷射,天生就是朝乙個方向射出,光束的發散度極小,大約只有0.

001弧度,接近平行。2023年,人類第一次使用雷射照射月球,地球離月球的距離約38萬公里,但雷射在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好,看似平行的探照燈光柱射向月球,按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。

(二)亮度極高

在雷射發明前,人工光源中高壓脈衝氙燈的亮度最高,與太陽的亮度不相上下,而紅寶石雷射器的雷射亮度,能超過氙燈的幾百億倍。因為雷射的亮度極高,所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石雷射器發射的光束在月球上產生的照度約為0.

02勒克斯(光照度的單位),顏色鮮紅,雷射光斑明顯可見。若用功率最強的探照燈照射月球,產生的照度只有約一萬億分之一勒克斯,人眼根本無法察覺。雷射亮度極高的主要原因是定向發光。

大量光子集中在乙個極小的空間範圍**出,能量密度自然極高。

(三)顏色極純

光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應一定的顏色。太陽光的波長分布範圍約在0.

76微公尺至0.4微公尺之間,對應的顏色從紅色到紫色共7種顏色,所以太陽光談不上單色性。發射單種顏色光的光源稱為單色光源,它發射的光波波長單一。

比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源,只發射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一,但仍有一定的分布範圍。如氪燈只發射紅光,單色性很好,被譽為單色性之冠,波長分布的範圍仍有0.

00001奈米,因此氪燈發出的紅光,若仔細辨認仍包含有幾十種紅色。由此可見,光輻射的波長分布區間越窄,單色性越好。

雷射器輸出的光,波長分布範圍非常窄,因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖雷射器為例,其光的波長分布範圍可以窄到2×10-9奈米,是氪燈發射的紅光波長分布範圍的萬分之二。由此可見,雷射器的單色性遠遠超過任何一種單色光源。

此外,雷射還有其它特點:相干性好。雷射的頻率、振動方向、相位高度一致,使雷射光波在空間重疊時,重疊區的光強分布會出現穩定的強弱相間現象。

這種現象叫做光的干涉,所以雷射是相干光。而普通光源發出的光,其頻率、振動方向、相位不一致,稱為非相干光。

閃光時間可以極短。由於技術上的原因,普通光源的閃光時間不可能很短,照相用的閃光燈,閃光時間是千分之一秒左右。脈衝雷射的閃光時間很短,可達到6飛秒(1飛秒=10-15秒)。

閃光時間極短的光源在生產、科研和軍事方面都有重要的用途。

(四)能量密度極大

光子的能量是用e=hf來計算的,其中h為蒲朗克常量,f為頻率。由此可知,頻率越高,能量越高。雷射頻率範圍3.

846*10^(14)hz到7.895*10^(14)hz.電磁波譜可大致分為:

(1)無線電波——波長從幾千公尺到0.3公尺左右,一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波;(2)微波——波長從0.3公尺到10-3公尺,這些波多用在雷達或其它通訊系統;(3)紅外線——波長從10-3公尺到7.

8×10-7公尺;(4)可見光——這是人們所能感光的極狹窄的乙個波段。波長從780—380nm。光是原子或分子內的電子運動狀態改變時所發出的電磁波。

由於它是我們能夠直接感受而察覺的電磁波極少的那一部分;(5)紫外線——波長從3 ×10-7公尺到6×10-10公尺。這些波產生的原因和光波類似,常常在放電時發出。由於它的能量和一般化學反應所牽涉的能量大小相當,因此紫外光的化學效應最強;(6)倫琴射線—— 這部分電磁波譜,波長從2×10-9公尺到6×10-12公尺。

倫琴射線(x射線)是電原子的內層電子由乙個能態跳至另乙個能態時或電子在原子核電場內減速時所發出的;(7)γ射線——是波長從10-10~10-14公尺的電磁波。這種不可見的電磁波是從原子核內發出來的,放射性物質或原子核反應中常有這種輻射伴隨著發出。γ射線的穿透力很強,對生物的破壞力很大。

由此看來,雷射能量並不算很大,但是它的能量密度很大(因為它的作用範圍很小,一般只有乙個點),短時間裡聚集起大量的能量,用做**也就可以理解了。

雷射加工技術是利用雷射束與物質相互作用的特性對材料(包括金屬與非金屬)進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工以及做為光源,識別物體等的一門技術,傳統應用最大的領域為雷射加工技術。雷射技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術,傳統上看,它的研究範圍一般可分為:

1.雷射加工系統。包括雷射器、導光系統、加工工具機、控制系統及檢測系統。

2.雷射加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。

雷射焊接:汽車車身厚薄板、汽車零件、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汙染和變形的器件。目前使用的雷射器有yag雷射器,co2雷射器和半導體幫浦浦雷射器。

雷射切割:汽車行業、計算機、電氣機殼、木刀模業、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、矽橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的鈦合金等等。使用雷射器有yag雷射器和co2雷射器。

雷射打標:在各種材料和幾乎所有行業均得到廣泛應用,目前使用的雷射器有yag雷射器、co2雷射器和半導體幫浦浦雷射器。

雷射打孔:雷射打孔主要應用在航空航天、汽車製造、電子儀表、化工等行業。雷射打孔的迅速發展,主要體現在打孔用yag雷射器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。

國內目前比較成熟的雷射打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及鐘錶和儀表的寶石軸承、飛機葉片、多層印刷線路板等行業的生產中。目前使用的雷射器多以yag雷射器、co2雷射器為主,也有一些準分子雷射器、同位素雷射器和半導體幫浦浦雷射器。

雷射熱處理:在****中應用廣泛,如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理,同時在航空航天、工具機行業和其它機械行業也應用廣泛。我國的雷射熱處理應用遠比國外廣泛得多。

目前使用的雷射器多以yag雷射器,co2雷射器為主。

雷射快速成型:將雷射加工技術和計算機數控技術及柔性製造技術相結合而形成。多用於模具和模型行業。目前使用的雷射器多以yag雷射器、co2雷射器為主。

雷射塗敷:在航空航天、模具及機電行業應用廣泛。目前使用的雷射器多以大功率yag雷射器、co2雷射器為主。

應用於牙科的雷射系統

依據雷射在牙科應用的不同作用,分為幾種不同的雷射系統。區別雷射的重要特徵之一是:光的波長,不同波長的雷射對組織的作用不同,在可見光及近紅外光譜範圍的光線,吸光性低,穿透性強,可以穿透到牙體組織較深的部位,例如氬離子雷射、二極體雷射或nd:

yag雷射(如圖1)。而er:yag雷射和co,雷射的光線穿透性差,僅能穿透牙體組織約0.01公釐。

區別雷射的重要特徵之二是:雷射的強度(即功率),如在診斷學中應用的二極體雷射,其強度僅為幾個毫瓦特,它有時也可用在雷射顯示器上。

用於**的雷射,通常是幾個瓦特中等強度的雷射。雷射對組織的作用,還取決於雷射脈衝的發射方式,以典型的連續脈衝發射方式的雷射有:氬離子雷射、二極體雷射、co2,雷射;以短脈衝方式發射的雷射有:

er:yag雷射或許多nd:yag雷射,短脈衝式的雷射的強度(即功率)可以達到1,000瓦特或更高,這些強度高、吸光性也高的雷射,只適用於清除硬組織。

雷射在齲齒的診斷方面的應用

1.脫礦、淺齲

2.隱匿齲

雷射在**方面的應用

1.切割

2.充填物的聚合,窩洞處理

(1)雷射在美容界的用途越來越廣泛。雷射是通過產生高能量,聚焦精確,具有一定穿透力的單色光,作用於人體組織而在區域性產生高熱量從而達到去除或破壞目標組織的目的,各種不同波長的脈衝雷射可**各種血管性**病及色素沉著,如太田痣、鮮紅斑痣、雀斑、老年斑、毛細血管擴張等,以及去紋身、洗眼線、洗眉、**瘢痕等;而近年來一些新型的雷射儀,高能超脈衝co2雷射,鉺雷射進行除皺、磨皮換膚、**打鼾,美白牙齒等等,取得了良好的療效,為雷射外科開闢越來越廣闊的領域。

(2)雷射手術有傳統手術無法比擬的優越性。首先雷射手術不需要住院**,手術切口小,術中不出血,創傷輕,無瘢痕。例如:

眼袋的**傳統手術法存在著由於剝離範圍廣、術**血多,術後癒合慢,易形成瘢痕等缺點,而應用高能超脈衝co2雷射儀**眼袋,則以它術中不出血,不需縫合,不影響正常工作,手術部位水腫輕,恢復快,無瘢痕等優點,令傳統手術無法比擬。而一些由於出血多而無法進行的內窺鏡手術,則可由雷射切割代替完成。(注:

有一定的適應範圍)

(3)雷射在血管性**病以及色素沉著的**中成效卓越。使用脈衝染料雷射**鮮紅斑痣,療效顯著,對周圍組織損傷小,幾乎不落疤。它的出現,成為鮮紅斑痣**史上的一次革命,因為鮮紅斑痣**史上,放射、冷凍、電灼、手術等方法,其瘢痕發生率均高,並常出現色素脫失或沉著。

雷射**血管性**病是利用含氧血紅蛋白對一定波長的雷射選擇性的吸收,而導致血管組織的高度破壞,其具有高度精確性與安全性,不會影響周圍鄰近組織。因此,雷射**毛細血管擴張也是療效顯著。

此外,由於可變脈衝雷射等相繼問世,使得不滿意紋身的去除,以及各類色素性**病如太田痣,老年斑等的**得到了重大突破。這類雷射根據選擇性光熱效應理論,(即不同波長的雷射可選擇性地作用於不同顏色的**損害),利用其強大的瞬間功率,高度集中的輻射能量及色素選擇性,極短的脈寬,使雷射能量集中作用於色素顆粒、將其直接汽化、擊碎,通過淋巴組織排出體外,而不影響周圍正常組織,並且以其療效確切,安全可靠,無瘢痕,痛苦小而深入人心。

(4)雷射外科開創了醫學美容的新紀元。高能超脈衝co2雷射磨皮換膚術開拓了美容外科的新技術。它利用高能量,極短脈衝的雷射,使老化、損傷的**組織瞬間被汽化,不傷及周圍組織,**過程中幾乎不出血,並可精確的控制作用深度。

其效果得到國際醫學整形美容界充分肯定,被譽為「開創了醫學美容新紀元」;此外,更有高能超脈衝co2雷射儀**眼袋、打鼾、甚至雷射美白牙齒等,以其安全精確的療效,簡便快捷的**在醫學美容界創造了乙個又乙個奇蹟。雷射美容使得醫學美容向前邁進了一大步,並且賦於醫學美容更新的內涵。

雷射雷達(laser radar)是指用雷射器作為輻射源的雷達。雷射雷達是雷射技術與雷達技術相結合的產物 。由發射機 、天線 、接收機 、跟蹤架及資訊處理等部分組成。

發射機是各種形式的雷射器,如二氧化碳雷射器、摻釹釔鋁石榴石雷射器、半導體雷射器及波長可調諧的固體雷射器等;天線是光學望遠鏡;接收機採用各種形式的光電探測器,如光電倍增管、半導體光電二極體、雪崩光電二極體、紅外和可見光多元探測器件等。雷射雷達採用脈衝或連續波2種工作方式,探測方法分直接探測與外差探測。

雷射雷達(laser radar)是指用雷射器作為輻射源的雷達。雷射雷達是雷射技術與雷達技術相結合的產物 。由發射機 、天線 、接收機 、跟蹤架及資訊處理等部分組成。

發射機是各種形式的雷射器,如二氧化碳雷射器、摻釹釔鋁石榴石雷射器、半導體雷射器及波長可調諧的固體雷射器等;天線是光學望遠鏡;接收機採用各種形式的光電探測器,如光電倍增管、半導體光電二極體、雪崩光電二極體、紅外和可見光多元探測器件等。雷射雷達採用脈衝或連續波2種工作方式,探測方法分直接探測與外差探測。

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