第一節 目標一致齊向前(2 / 2)

盡管人們采用凹麵鏡、聚光鏡之類的光學器件,將光束加以會聚集中,但光束仍然具有一定的散開角度。例如,定向性能比較好的聚光燈。它照射距離隻有幾公裏遠,1米直徑的光束照射到幾公裏遠處,光束直徑竟然擴大到幾十米,像個長長的喇叭,因而光大大減弱,被照射麵上的光斑大而暗淡。

對於普通光源發出的光,無論采取什麼樣的聚光技術都不能把它聚攏成為一束理想的平行光束,集中照射一個特定的方向。這就難怪激光一出現就受到人們的青睞了。激光器與普通光源發出的光完全不同,激光是人們夢寐以求的方向性極好的光束!

激光,從激光器裏一出來,就向著一個確定的方向發射過去。激光光束發散角很小,隻有幾分,甚至可以小到1秒以內,比已掌握的各種各樣電磁波發散角度都小。也就是說,激光器發出的激光束本身幾乎就是一束平行光束。

激光器發射的激光束的定向性極高,要比探照燈的定向性高幾千倍。例如,一台氦氖激光器發出的激光平行光束,照射到20公裏遠處,光束的直徑隻擴大10厘米。激光束發射到38萬公裏之外的月球上去,光束在月球表麵上投下的光斑直徑不到2公裏。如果探照燈的光束能夠照射到月球上去的話,它的光束直徑就要擴大到幾千公裏那麼大的範圍。相比之下,激光束的平行性和定向性是多麼好,而探照燈光束的平行性和定向性又差得多麼遠啊!更有趣的是,激光束發射到月球上之後,光束散開得很少,能量損失得不多,它直去直回,還可以從月球反射回到地麵上來。正因為這樣,人們采用激光來精確測定地球和月球之間的距離,測量的誤差不超過1米。

激光的方向性這麼好,是因為有一個特殊的激光的形成和發射的結構,就像子彈從槍筒裏發射出去那樣。一顆子彈在彈倉裏受到擊發,就沿著槍筒向前跑,在槍筒的導向作用下,子彈便確定了它的前進方向。激光束也有它的“光發射槍”,名叫激光器的諧振腔,隻有那些傳播方向嚴格地與諧振腔軸線平行的光子,才能在諧振腔裏通過來回反射而形成“受激”放大。全部光子都必須目標一致齊向前,方向稍有偏離的光子都要被淘汰掉,這樣,從激光器輸出的激光束便是與激光器諧振腔的軸線完全平行一致的光束。激光器的指向就是激光束的確定方向。由於光是直線前進的,絕不會像子彈那樣在空中走拋物線的道路,因此,激光器指向哪裏,激光束就打到哪裏,準確無誤。

高定向性是激光的第一大特點。這一優異品格在準直、測距、通訊等領域都大有用場。例如,在建設施工中常常要進行“調調線”——刨一塊木板,用眼睛瞄一瞄平直不平直;砌一堵磚牆,拉一根線繩作基準;修一條路,或者興建一項工程,那就要用水平儀或經緯儀來測量了。這些工作都是“準直”工作,如今最好的準直工具是激光準直儀。又如,在大海上,一艘船給另一艘船發信號,白天,可以打旗語,夜裏,可以打燈光,這是在大氣中進行通信聯絡的最簡單通信方式。現在有了激光,大氣光通信便有了最好的工具。激光發散角小,到達接收一方的光束的光斑直徑很小,在這個光斑以外的地方是收不到信號的,有利於保密,而且能量集中,傳送距離可以很遠,適合於進行長距離通信聯絡。

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