点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:小心!无处不在的激光,可能会废掉你的眼睛
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

小心!无处不在的激光,可能会废掉你的眼睛

来源:蝌蚪五线谱2023-03-31 19:02

  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?

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  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。

  丁达尔现象可以让激光显形 图源:百度百科

  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。

  激光切割图源:http://www.hrjgcn.com/news/190.html

  激光焊接图源:https://www.whsclaser.cn/xinwenzixun/489.html

  激光武器示意图 图源:人民网

  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。

  光纤图源:https://www.gl268.com/detail/443

  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。

  被激光照射后出现的圆点状黄白色点状病灶 图源:四川在线

  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!

  参考文献:

  [1]廖利芬,麻云凤,程旺,刘昊.激光产品使用安全现状分析与危害防范控制管理[J].中国检验检测,2018,26(02):63-64.DOI:10.16428/j.cnki.cn10-1469/tb.2018.02.018.

  [2]激光.维基百科.https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%BF%80%E5%85%89

  作者:崔天宁 兵器工业某研究所工程师

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 神舟二十二号飞船发射取得圆满成功

  • 2025考研季科技类专业科普行动

独家策划

推荐阅读
《办法》明确,卫星导航定位基准站的建设和运行维护实行统一规划、统一标准、统一监管,以“合理布局、依法备案、资源共享、保障安全”为原则,必须符合国家有关法律法规、技术规范和标准。
2025-11-25 09:43
稳步提升乡村建设水平,包括优化乡村规划布局、推进基础设施提档升级、推动公共服务普惠均等、探索创新乡村建设推进方式等。
2025-11-25 09:40
机器人完成一个后空翻动作,关节转动误差需控制在0.5度以内;医疗植入人体的陶瓷关节,表面粗糙度若超过0.1微米
2025-11-25 03:05
党的二十届四中全会指出,“加快人工智能等数智技术创新,突破基础理论和核心技术,强化算力、算法、数据等高效供给”。
2025-11-25 03:05
11月24日,中国科学院国家空间科学中心召开空间科学先导专项最新亮点成果发布会,集中发布了空间科学卫星任务在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的系列重大科学突破。
2025-11-25 03:05
随着人工智能技术的飞速发展,各个领域都在发生深刻变革,教育系统也刮起了AI风。
2025-11-25 03:05
燕矶长江大桥是亚洲首个专业货运枢纽机场——鄂州花湖国际机场的重要配套工程,是鄂黄第二过江通道的重要组成部分。
2025-11-24 09:02
11月23日,由中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办的第二十二届中国国际半导体博览会在北京开幕。
2025-11-24 03:15
从国家管网集团西部管道有限责任公司获悉,截至11月21日,我国最长原油管道——西部原油管道实现安全平稳运行18年,累计输送原油超2亿吨。
2025-11-24 03:15
作为中国和南非两国合作推动科普教育的重要实践,中国科学技术馆与南非Sci-Bono科学中心合作建设的“倾听科学空间”21日正式向公众开放。逾百嘉宾和观众到场体验。
2025-11-24 03:15
为AI4S领域培养兼具理论素养与产业落地能力的复合型人才,同时助力企业技术创新与行业生态构建。
2025-11-24 03:15
2025年度“十大”科普热词从科技、文化、社会等维度,综合勾勒出2025年我国科普事业发展、科技前沿动态、科学传播与社会文化融合的整体态势和核心方向。
2025-11-21 15:11
枫清科技与麒麟软件达成战略合作,双方将围绕AI技术创新、产品研发、市场拓展等方面开展深度合作,共同推动信创产业生态的完善与发展。
2025-11-21 13:13
走进国家重要野生植物种质资源库辰山中心种子冷库,零下20摄氏度的寒气扑面而来,一排排整齐编号的收纳容器中,是进入“深度睡眠”状态的各类野生植物种子。
2025-11-21 09:53
小雪时节,容易发生感冒、皮肤干燥、关节疼痛及咳嗽等不适,大多因为寒燥外袭、津液失调。
2025-11-21 09:52
当前,关于精神疾病与心理治疗,公众还有哪些常见误解?带着这些问题,本报记者采访了北京安定医院多位专家。
2025-11-21 09:49
2023年11月,“天衍”量子计算云平台正式发布,截至目前,访问量已突破3700万次,覆盖海内外60多个国家和地区的用户,实验任务数超过270万个。
2025-11-21 09:47
20日,记者从南京大学获悉,该校沈树忠院士团队的侯金波博士等人记录了湖北省通山县一处距今约5.4亿年的埃迪卡拉纪化石宝库,并将其命名为“通山特异埋藏化石库”。
2025-11-21 09:38
完成第一阶段6G技术试验,形成超过300项关键技术储备,资本加速布局6G生态……尽管6G网络预计将在2030年开始部署,但我国6G产业布局正加速铺开,呈现政策护航、技术攻坚、资本活跃的特征。
2025-11-20 09:11
谷山梁3吉瓦/12.8吉瓦时储能电站项目建成后,每年预计可向电网输送36亿千瓦时的清洁能源电力。“独立新型储能电站放电时为发电企业,充电时视同电力用户,电网的峰谷电价价差形成利润空间,吸引企业投身于此。
2025-11-20 09:11
加载更多