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  • 激光原理與應(yīng)用

    作者:佚名 來源:本站整理 時(shí)間:2011-09-22 23:20 閱讀:3994 [投稿]
    激光(Laser),它指通過受激輻射放大和必要的反饋,產(chǎn)生準(zhǔn)直、單色、相干的光束的過程及儀器。
    比如,如果需要在金屬薄板上鉆出幾百個(gè)連人眼都難以察覺出來的微孔,用電動(dòng)鉆孔機(jī)顯然是不能勝任的,但用激光鉆孔機(jī)卻能在1~2秒鐘內(nèi)全部完成。如果用放大鏡對這些微孔作一番細(xì)查的話,可發(fā)現(xiàn)微孔面十分整齊光潔。 
    激光鉆孔還可用來加工手表鉆石。它每秒鐘可鉆 20~30個(gè)孔,比機(jī)械加工效率高幾百倍,而且質(zhì)量高。同時(shí),激光鉆孔與下面我們就要講到的激光切割一樣,加工過程是非接觸式的,即不像機(jī)械加工那樣靠鋼鉆頭逐漸鉆透金屬材料。因此,激光操作可以在自動(dòng)化連續(xù)加工,或者在超凈、真空的特殊環(huán)境中發(fā)揮作用。 
    激光切割機(jī)知道了激光鉆孔的原理,就容易理解激光為什么可以切割金屬材料了:只要移動(dòng)工件或者移動(dòng)激光束,使鉆出的孔洞連邊成線,就自然能將材料切割下來了。而且,不論是什么樣的材料,如鋼板、鈦板、陶瓷、石英、橡膠、塑料、皮革、化纖、木材等,激光都如一柄削鐵如泥,削木如灰的光劍,而且,切割的邊緣非常光潔。 
    激光焊接機(jī)激光之所以能用來焊接,是因?yàn)樗墓β拭芏群芨。所謂功率密度高,是指在每平方厘米面積上能集中極高的能量。激光的功率密度有多高呢?我們可以作個(gè)比較:工廠里通常用于焊接的乙炔火焰能將兩塊鋼板焊在一起,這種火焰的功率密度可以達(dá)到每平方厘米1000瓦;氬弧焊設(shè)備的功率密度還要高,可以達(dá)到每平方厘米10000瓦。但這兩種焊接火焰根本無法與激光相比,因?yàn)榧す獾墓β拭芏纫人鼈兏叱銮f倍。這樣高的功率密度不僅可以焊接一般的金屬材料,還可以焊接又硬又脆的陶瓷。 
    激光淬火傳統(tǒng)的淬火方法十分簡單,先將刀刃燒紅,然后驟然浸到冷水里,經(jīng)過這一熱一冷的處理,刀刃的硬度就大為提高。不過,這樣淬火顯然不太方便,效果也不一定理想。 
    激光淬火,是用激光掃描刀具或零件上需要淬火的部位,使被掃描區(qū)域的溫度升高,而未被掃描到的部位仍維持常溫。由于金屬散熱快,激光束剛掃過,這部位的溫度就急驟下降。降溫越快,硬度也就越高。如果再對掃描過的部位噴速冷劑,就能獲得遠(yuǎn)比普通淬火要理想得多的硬度。 
    (3)激光照相排版 
    照相排版實(shí)際上是引入了光學(xué)攝影原理。用活字排版,必須根據(jù)書稿,依樣畫葫蘆地檢出各種大小、字體不同的鉛字和符號進(jìn)行排版。而照相排版要簡便很多,它是通過排字機(jī)上的透鏡,來改變字樣的大小和形狀的。至于用透鏡為什么就能改變字樣的大小和形狀,這實(shí)際上就等于我們照“哈哈鏡”。 
    用照相排版時(shí),只需將光源通過透鏡把需要的文字和符號,在感光相紙上成像,再經(jīng)過顯影和定影就形成了照相底片。然后,只要像印照片那樣印刷就行。 
    照相排版可使用兩種光源,剛才講的是普通光源,相比之下,激光排版省時(shí)省力。由于激光亮度高,顏色淺,可以大大改善圖像的清晰度,印出來的書質(zhì)量自然就高。它的原理是怎樣的呢?首先通過計(jì)算機(jī)把文字變成一個(gè)個(gè)點(diǎn),然后用點(diǎn)來控制激光掃描感光底片,才真正拍攝出全息照相。 
    全息照相與立體照相是兩回事。盡管立體彩色照片看上去色彩鮮艷、層次分明,富有立體感,但它總歸仍是單面圖像,再好的立體照也代替不了真實(shí)的實(shí)物。比如,一個(gè)正方形木塊的立體照,不論我們怎樣改變觀察角度,只能看到照片上的那個(gè)畫面,但全息照就不同了,我們只要改變一下觀察角度,就可以看到這個(gè)正方塊的六個(gè)方面。因?yàn)槿⒓夹g(shù)能將物體的全部幾何特征信息都記錄在底片上,這也是全息照相最重要的一個(gè)特點(diǎn)。 
    全息照相的第二個(gè)重要特點(diǎn)是,能以一斑而知全豹。當(dāng)全息照被損壞,即使是大半損壞的情況下,我們?nèi)匀豢梢詮氖O碌哪且恍“肷峡吹竭@張全息照上原有物體的全貌。這對于普通照片來說就不行,即使是損失一只角,那只角上的畫面也就看不到了。 
    全息照的第三個(gè)特點(diǎn)是,在一張全息底片上可以分層記錄多幅全息照,而且在它們顯示畫面時(shí)不會(huì)互相干擾。正是這種分層記錄,使得全息照能夠存儲(chǔ)巨大的信息量。激光全息照的底片,可以是特種玻璃,也可以是乳膠、晶體或熱塑等。一塊小小的特種玻璃,可以把一個(gè)大型圖書館里的上百萬冊藏書內(nèi)容全部存儲(chǔ)進(jìn)去。全息照相的用途日益廣泛。 
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