USAP2018年Science主题分析:如果暖气也像激光这么普及就好了

USAP2018的主题是“60年代”,Science部分主讲“激光”。激光在我们生活中的应用,随处可见。

作为生活在都市的现代人,无论是去商场超市还是学校医院,甚至隔壁菜场的王阿姨和的士司机张叔叔,都会在收钱的时候问上一句,支付宝还是微信啊?我大中华的电子支付已经成为了著名的“新四大发明”之一,甚至有老外专门在北京体验了一天无现金生活。

那么,这个经常被用到的付款码,跟USAP到底有什么关系呢?大家应该会留意到,每次店员扫你的付款码的时候,都会拿一个类似探头一样的东西,这个探头叫做扫码枪,而它发出的红光,其实就是激光。类似的场景也会出现在图书馆借书和还书,医院取检验报告单,甚至我今年在洛杉矶环球影城入园的时候用的也是条码电子票。可以说,条码和激光扫码枪在我们的生活中无处不在。

这些条码是由黑白相间,粗细不等的条纹构成,当激光扫过条码的时候,暗色条码会吸收激光,而其间的白色条纹则会反射激光,条码越粗,吸收的光就越多,反射的光强就越弱,反之亦然。这些反射的光被光敏二极管吸收,并转化为一系列电信号,信息就这样被保留和传递。这个设备早在1974年就出现了,最初使用的是氦氖二极管,逐渐演化成现在广泛使用的,体积更小价格更低的光敏二极管。

激光在生活中的同样广泛应用在医疗特别是手术方面,在牙科,皮肤科和眼科都有应用,一个很多人熟悉的例子就是洗掉纹身。其基本原理是,通过激光照射纹身的颜料,用最容易被颜料分子吸收的波长照射,破坏颜料分子,从而洗掉纹身,成功与否取决于颜料本身的特征。所以作者特别提示,纹身之前要仔细考虑,切莫逞一时之快,可能没法洗掉或者洗的很不彻底呢,那就有点尴尬了。

类似的原理在更早的时候被用来发现元素,我们上次讲过,原子处于基态的时候能量最低,当电子吸收光子的能量后,就可以跃迁到更高能级;反之,当电子从高能级跃迁到低能级甚至基态的时候,会放出光子。当光子被原子吸收,本来连续的光谱中就会出现暗线,反之会出现亮线。每一种元素电子跃迁吸收或放出的能量不同,吸收或放出的光子的波长也不同,但同一种元素在吸收光谱中暗线的波长与发射光谱中亮线的波长对应,这样的谱线称为特征谱线,也就可以用来鉴别元素了。例如,1868年科学家发现,太阳发出的光在通过周围的氦气的时候形成了一系列特征谱线,进而推出这种谱线属于当时未发现的氦元素。

USAP|如果暖气也像激光这么普及就好了

其实激光还有很多用途,甚至有些还没有被人们所发现和广泛利用,但下次你去便利店结账出示付款码的时候,可以想象一下,如果没有激光,你的生活可能没有这么便利呢。科学不只有抽象的实验,更有渗透到我们生活每个角落的应用,这样的科学,你一定会有兴趣的。

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