无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!(无处不在的激光可能会毁掉你的双眼吗)

业界动态

最近有新闻报道称,江苏南通一名男孩用激光笔连续照射自己的左眼 51 次,最后突然眼前一片漆黑,什么也看不见了。经医生检查发现,由于照射次数太多,男孩的左眼已经不可能完全恢复视力。

这真是一则令人感到悲伤和惋惜的新闻,激光笔是一种较为危险的玩具,如果家长没有放任孩子随意玩弄激光笔,这则悲剧便有可能不会发生。

事实上,许多人可能对激光并没有一个清晰的概念。例如,激光是如何产生的?激光有什么作用?激光会带来哪些危害?除非是激光领域的研究人员和从业人员,其他人估计没有办法一下子回答出来。

为了在小朋友们问起这些问题时不至于一时语塞,今天我们就来捋一捋有关激光的一些小常识吧!

01什么是激光?

从我们的直观印象来看,激光是一种非常明亮而强烈的光束。那么下面这些图片中,哪个是激光呢?

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

不同类型的发光体图源:维基百科

答案很明显,左图只是普通探照灯发出的光束,中图则是发光二极管(LED)发出的光,右图才是大名鼎鼎的激光。

这三种光的发光原理是不同的。探照灯和手电筒的内部结构较为类似,主要由光源和反射镜组成。光源发出的光线在反射镜作用下改变方向,以光束的形式向外发出。如果在光源的前方增加一个透镜,那就还可以调节光束的角度。

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

探照灯的内部结构 图源:作者自制

发光二极管是半导体二极管的一种,内部由P型半导体和N型半导体两部分组成,这是它的核心元件。

在通电的状态下,N区的负电荷和P区的正电荷互相结合,同时会激发出许多光子。这些光子向四周各个方向自由传播,由此形成了散射光。我们常见的发光广告牌和霓虹灯等,就是由大量发光二极管组成的。

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

发光二极管的内部结构 图源:作者自制

激光则是由激光器发出的一种特殊光线,而下图所示的激光二极管是激光器的一种。这种激光二极管是在发光二极管的基础上,在P区和N区之间增加了一个特制的“谐振腔”。

这个腔体的一侧安装了一个全反射镜面,光子无法穿过;与其相对的一侧则安装了一个部分反射镜面,光的强度达到一定阈值时便能穿过。

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

激光二极管的内部结构 图源:作者自制

当激光二极管通电时,首先由正负电荷的结合作用而激发出了光子,这一过程与发光二极管类似。不过,由于这些光子数量较少,因此被“困”在了谐振腔内,只能在两个镜面之间像乒乓球一样来回反弹。当某个光子正好撞向了半导体原子时,两者的碰撞作用会再次激发出新的光子,并参与到反弹的队伍中去。

在持续的电流驱动下,越来越多的光子在碰撞作用中被激发出来,并继续参与到新一轮的反弹、碰撞中去。在这种正反馈式的“雪崩效应”作用下,光子的数量迅速增加,最终顺利从右侧的部分反射镜面穿过,形成了一束向外发出的激光。

尽管这种激光二极管在生活中很常见,生产量非常大,却不是出现最早的“元老”。世界上第一台激光器是 1960 年由美国科学家梅曼发明的红宝石激光器。这种激光器以螺旋式的闪光灯管作为提供光子的激励源,而红宝石柱体则是用于对光子进行增益放大的谐振腔。

到了两年之后,通用电气研究实验室的罗伯特·霍尔(Robert Hall)团队才发明了第一款以砷化镓为材料的半导体激光器。除此之外,常见的激光器还有气体激光器、液体激光器和光线激光器等,除了工作介质不同外,它们的工作原理都是大同小异的。

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

红宝石激光器原理图 图源:维基百科

02激光有哪些特性?

和阳光、灯光等普通光线相比,激光要更加的“纯粹”。普通光线一般向四周散射(光子运动方向各不相同),并且由许多种不同颜色的光组成(光子波长各不相同);而激光光束则由单一波长、运动方向高度一致的光子组成,因此具有单色、单向和高能量的特点。

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

无处不在的激光可能会毁掉你的双眼!

普通光(上)和激光(下)的对比 图源:作者自制

其中,激光的单向性使得人眼无法在侧面看到激光的存在,只有被空气中的灰尘散射时才能隐约看清。这也是人们更容易忽视激光危害性的原因之一——毕竟和看上去很刺眼的探照灯灯光和高亮度LED灯光相比,激光一点也不刺眼,似乎并没有那么危险。

但实际上,激光是非常危险滴!由于激光具有高能量的特点,因此可以用来对金属、陶瓷、塑料等材料进行切割;可以在材料表面进行永久性标记;还可以进行焊接,形成均匀牢固的焊缝。高能激光束甚至还可以用于制造先进的激光武器,专门用来对付空中的各种飞行器。

除此之外,激光还具有很强的相干性。相干性是指激光光束中的各个光子之间的相位关系是固定的,不会随机变化。

这使得激光能够形成稳定的干涉图样,也使得激光能够被调制和放大,从而实现信息的传输和处理。光纤通信就是利用了激光的相干性原理,使携带了大量信息的激光在玻璃纤维中远距离传输,这样我们才能在家随时连wifi上网。

神奇的是,激光还可以用于医疗领域,能够对人体组织进行切割、消融、凝固等治疗,具有创伤小、出血少、恢复快等优点,广泛用于眼科手术、皮肤美容、肿瘤治疗等领域。激光在许多领域都可以大展身手,所以在生活中几乎是无处不在。

03激光对人眼威胁巨大

激光是被写进我国“十三五”规划《中国制造 2025》的重要产业升级新兴技术。但是作为一种现代科技的产物,激光同样是一面双刃剑——不仅有很广阔的应用价值,同时对人体存在着巨大的潜在危害,其中最严重的就是会对眼睛造成不可逆的永久性损伤。

当激光直射眼睛时,光束会直接穿过眼角膜和晶状体,直接照射到视网膜的黄斑区。

这一区域是人眼视觉最敏锐的地方,但是散热能力很差。一旦激光所携带的能量超过了一定的阈值,黄斑区的感光细胞就会由于温度迅速升高而被破坏,简而言之就是被“烤熟了”。可见激光对人眼的危害之大!

据调查,美国每月平均收到 20 多起有关激光致伤的报告,其中多数都是对眼部造成的损伤,看来淘气的熊孩子哪里都不会少。

在这里还要注意的是,激光笔所发出的激光属于可见光范围,所以我们可以很轻易地避免激光直射眼睛。但是一些摄像头、雷达等设备却可以发射人眼看不见的红外激光和紫外激光,这些看不见的激光同样会对人眼造成损伤,所以平时没事别凑上去盯着看哦!

责任编辑:落木

原创文章,作者:广州seo,如若转载,请注明出处:https://www.seocto.com/30667.html