摘要：激光被譽(yù)為是人類現(xiàn)代科技史上最偉大的發(fā)明之一，自激光問世以來，它在軍事、工業(yè)、國防、生物、化學(xué)等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，正在影響和改變著人們的生活。相對(duì)而言，大學(xué)生們，尤其是文科大學(xué)生對(duì)激光的了解還不是很深入，這影響了激光知識(shí)的普及、推廣和創(chuàng)新，所以對(duì)本科生開設(shè)《激光的應(yīng)用》這門選修課是非常必要的。

　　關(guān)鍵詞：激光 應(yīng)用 選修課 教學(xué)研究

　　自從梅曼博士于1960年發(fā)明世界上第一臺(tái)激光器以來，激光因具有單色性好、相干性好、方向性好以及亮度高等優(yōu)點(diǎn)，在物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域內(nèi)引發(fā)了一系列新現(xiàn)象、新成果，同時(shí)影響和改變著人們的生活。目前，激光技術(shù)已融入到人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)，甚至普通家庭生活中[1-4]。隨著激光技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，人們對(duì)激光的要求也越來越高，正向更短的脈沖寬度和更高的峰值功率方向發(fā)展，由于超短脈沖激光具有脈寬極窄和峰值功率極高兩個(gè)特點(diǎn)，它的應(yīng)用和研究領(lǐng)域也可以分為兩個(gè)方面，即超快瞬態(tài)現(xiàn)象的研究和超強(qiáng)現(xiàn)象的研究。它們都是隨著脈沖寬度的縮短和脈沖能量的增加而不斷得以深入和發(fā)展的。人們常用飛秒激光脈沖作為光源, 開展相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用研究。它的發(fā)展直接帶動(dòng)物理、生物、材料、化學(xué)與信息科學(xué)的研究進(jìn)入微觀超快過程領(lǐng)域, 并開創(chuàng)了一些新的研究領(lǐng)域, 如量子控制化學(xué)、飛秒化學(xué)、半導(dǎo)體相干光譜等。超短脈沖經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，焦點(diǎn)上的功率密度可以達(dá)到1020-1022W/cm2。在這種功率密度范圍內(nèi)，激光脈沖與各種形態(tài)物質(zhì)的相互作用行為已經(jīng)進(jìn)入高度非線性和相對(duì)論范圍。人們甚至可以控制物質(zhì)中電子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)而改變物質(zhì)的性質(zhì)。這就使物理學(xué)的研究領(lǐng)域得到了很大的擴(kuò)展，許多傳統(tǒng)的物理概念受到了極大的挑戰(zhàn)和沖擊。

　　1、激光在各領(lǐng)域的應(yīng)用

　　激光在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都很廣泛，這里僅列舉一些例子。

　　1.1 激光在軍事中的應(yīng)用

　　自從激光被發(fā)明以來，激光技術(shù)預(yù)警滲透到軍事領(lǐng)域的各個(gè)方面，大大增強(qiáng)了偵查、識(shí)別、導(dǎo)航、制導(dǎo)、指揮、通信、訓(xùn)練等軍事能力，成為軍事力量的得力助手。這里最主要的設(shè)備是激光武器。它是指以激光器為核心，加上瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)和光束發(fā)送控制系統(tǒng)而組成的用來破壞其喪失戰(zhàn)斗力的武器系統(tǒng)，包括(1)激光致盲武器，(2)戰(zhàn)術(shù)激光武器，(3)戰(zhàn)略激光武器。激光致盲武器指利用強(qiáng)的激光束對(duì)敵方人員的視覺造成干擾，甚至眩暈或失明，特別是飛行員很有效，這種武器對(duì)依賴視覺瞄準(zhǔn)和攻擊的目標(biāo)有效。或者利用高功率激光照射敵方的光電系統(tǒng)，使其損壞。敵方的光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)一旦被損毀，就等于敵人失去了“眼睛”，喪失了攻擊能力�；蛘咂茐男l(wèi)星的遙感探測器，使其失去作用。戰(zhàn)術(shù)激光武器是指只具有一般殺傷能力的武器。而這種殺傷能力，只具有有限的殺傷范圍，無法對(duì)敵具有戰(zhàn)略作用的目標(biāo)實(shí)施攻擊。例如通常意義下的短距離攻擊武器，如轟炸機(jī)，坦克等。戰(zhàn)略激光武器指能對(duì)敵戰(zhàn)區(qū)縱深戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)施攻擊的具有大面積摧毀作用的武器。這種武器，戰(zhàn)略上具有阻嚇、摧毀敵方作用和能力，并對(duì)敵具有戰(zhàn)略牽制作用的武器。比如核武器、遠(yuǎn)程攻擊轟炸機(jī)、核攻擊潛艇等。

　　1.2 激光在工業(yè)中的應(yīng)用

　　激光，特別是超短脈沖激光具有很高的功率密度，聚焦后可以在焦點(diǎn)附近形成上萬攝氏度以上的高溫，能夠迅速使各種材料(包括金屬、陶瓷、鋼材等任何材料)燒熔或氣化，因此激光在激光切割，激光焊接，激光打孔等常規(guī)工業(yè)加工領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。激光切割的優(yōu)點(diǎn)有(1)適合任何材料，(2)切割精度高，(3)切割應(yīng)力小，(4)生產(chǎn)效率高，(5)可以進(jìn)行冷加工。激光焊接的優(yōu)點(diǎn)有(1)焊接難熔材料，(2)環(huán)境要求低，(3)適合微小區(qū)域焊接，(4)可實(shí)現(xiàn)非接觸焊接。激光打孔的優(yōu)點(diǎn)是打出的又細(xì)又深，打孔過程極短，熱效應(yīng)小和材料結(jié)構(gòu)不易變化。

　　1.3 激光在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

　　人們發(fā)現(xiàn)高功率準(zhǔn)分子超短脈沖激光可以用作極好的牙鉆。激光束在牙齒中產(chǎn)生少量熱，在少于10-8s的時(shí)間內(nèi)迸發(fā)出峰值功率，用以打出所需輪廓。幾秒鐘內(nèi)激光束就可以打出直徑200μm的尖塔形小孔，而不損傷周邊組織。另外，超短脈沖激光可以打出極小的孔，這種小孔可保證細(xì)菌只能在牙齒外面形成�？蓪�專用染料導(dǎo)入孔內(nèi)，這種染料被激光輻照時(shí)變得對(duì)細(xì)菌有毒，以起到殺毒作用。光纖激光可以用于很多外科手術(shù)，它通過很小的皮膚切口或人體自然開口進(jìn)入內(nèi)部組織，進(jìn)行最小浸入手術(shù)，涉及切割和蒸發(fā)。如光碎石、硬組織消融和組織融合等。

　　2、開設(shè)《激光的應(yīng)用》的必要性

　　我了解到很多物理專業(yè)學(xué)生都或多或少接觸過激光，因?yàn)椤都す庠�理》、《光學(xué)》、《大學(xué)物理》等課程涉及激光知識(shí)，但這些知識(shí)有的是理論性太強(qiáng)，有的是常識(shí)性介紹，對(duì)于激光在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用介紹比較少。對(duì)于非物理專業(yè)學(xué)生，他們對(duì)激光的了解僅從報(bào)紙、雜志、電視等媒介獲得，這樣的了解很不系統(tǒng)，缺乏對(duì)激光的應(yīng)用有一種廣泛深入的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)。而隨著激光技術(shù)的快速發(fā)展，激光已經(jīng)滲入到生活中的角落，學(xué)生們接觸到激光的機(jī)會(huì)越來越頻繁，所以對(duì)本科生開設(shè)《激光的應(yīng)用》選修課是非常必要的。這門課的開設(shè)，可讓物理專業(yè)學(xué)生對(duì)激光有一個(gè)更為深刻的理解和認(rèn)識(shí)，也可以讓其他專業(yè)學(xué)生有機(jī)會(huì)了解激光在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

　　3、結(jié)束語

　　近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光在很多領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。了解激光的應(yīng)用可以提高大學(xué)生的綜合素質(zhì)，激發(fā)大學(xué)生的求知欲，提高大學(xué)生獨(dú)立思考和研究創(chuàng)新的能力。以洛陽師范學(xué)院為例，筆者面向全校學(xué)生開設(shè)了《激光的應(yīng)用》這門選修課，受到了學(xué)生的廣泛好評(píng)，所以開設(shè)這門課是非常必要的。

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