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2015-09-10 07:22:44龔旗煌李焱
知識就是力量 2015年1期
龔旗煌 李焱
光對人類的生存和發(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。光是人類認(rèn)識世界的工具。人類感官接收的外部信息中，約90%以上通過眼睛傳遞給大腦。有了光，人類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荒芸匆娍梢姽猓@只是整個(gè)光譜中很小的一部分，卻對大量紅外光、紫外光和X光視而不見。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、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。基于光的量子性的光量子通信更加安全、保密。巨幕立體電影、高清立體電視、虹膜級手機(jī)顯示屏等先進(jìn)設(shè)備，為人們帶來震撼的觀賞體驗(yàn)。光電檢測儀器、光學(xué)遙感遙測儀器、機(jī)器人視覺、光學(xué)傳感器、光盤存儲等，在各個(gè)領(lǐng)域都大顯身手。
國家安全
在很多場合，我們會通過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。夜間可見光很微弱，但人眼看不見的紅外線卻很豐富，紅外夜視儀可以幫助人們在夜間進(jìn)行觀察、搜索、瞄準(zhǔn)和駕駛車輛。激光測距是雷達(dá)測距原理在光頻段的延伸，使人類實(shí)現(xiàn)了以厘米級精度測定地球到月球這樣遙遠(yuǎn)的距離。由于它能迅速準(zhǔn)確地測出目標(biāo)距離，廣泛用于偵察測量和武器火控系統(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，由于沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦引起的誤差，角位移測量精度高，被測角速度范圍大。當(dāng)激光制導(dǎo)武器攻擊固定或活動(dòng)目標(biāo)時(shí)，就像長了眼睛一樣，精度一般在1米以內(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、電子、電器、航空、冶金、機(jī)械制造等國民經(jīng)濟(jì)重要部門，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率、自動(dòng)化、無污染、減少材料消耗等方面起到愈來愈重要的作用。激光切割用于汽車行業(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)解析依賴于X光衍射。熒光漂白恢復(fù)技術(shù)、激光衍射測量技術(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
為人類提供能量的絕大部分能源都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能并在體內(nèi)貯存下來，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)過漫長的地質(zhì)年代形成的，實(shí)質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風(fēng)能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的。因?yàn)榛茉吹拇鎯α渴怯邢薜模苯永锰柲芏皇腔茉?，在?dāng)今顯得日益重要。太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源，因而光伏發(fā)電（太陽光直接轉(zhuǎn)換為電）近些年來發(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)量越來越高，但能量消耗越來越小。發(fā)展綠色照明，對節(jié)約地球的有限資源意義重大。
光與文藝
太陽、月亮、晨曦、晚霞、鮮花、彩虹、海市蜃樓、神奇極光……激發(fā)著詩人的靈感。霓虹燈、追光燈、旋轉(zhuǎn)燈……營造廣場和舞臺的夢幻氛圍。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，娛樂生活。三種基色調(diào)出無窮顏色，一抹水粉讓繪畫生輝。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)對人類生存、全球經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和國防安全均產(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，它們將會繼續(xù)改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)、生活和認(rèn)知方式。世界將因?yàn)楣舛篮茫?/p>
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光與文藝
太陽、月亮、晨曦、晚霞、鮮花、彩虹、海市蜃樓、神奇極光……激發(fā)著詩人的靈感。霓虹燈、追光燈、旋轉(zhuǎn)燈……營造廣場和舞臺的夢幻氛圍。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，娛樂生活。三種基色調(diào)出無窮顏色，一抹水粉讓繪畫生輝。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)對人類生存、全球經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和國防安全均產(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，它們將會繼續(xù)改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)、生活和認(rèn)知方式。世界將因?yàn)楣舛篮茫?/p>
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