中华学生百科全书-第170部分

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　　　　另一种比较特殊、新颖的激光器，可以形象地称它为“变色龙”。它不
是龙，但确实能变色；只要转动一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、
黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。
　　　　难道染料跟激光器也有关系吗？一点也不错。这种激光器的工作物质确
实就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。科学家至今还没有弄清楚这
些染料的分子能级和原子结构，只知道它们与气体工作物质的气体原子、离
子结构不一样；气体产生的激光有明确的波长，而染料产生的激光，波长范
围较广，或者说有多种色彩。染料激光器的光学谐振腔中装有一个称为光栅
的光学元件。通过它可以根据需要选择激光的色彩，就像从收音机里选听不
同频率的无线电台广播一样。

　　　　染料激光器的激励源是光泵，可以用脉冲氙灯，也可以用氮分子激光器
发出的激光。用一种颜色的激光作光泵，结果能产生其他颜色的激光可以说
是染料激光器的特点之一。
　　　　这种根据需要可以随时改变产生激光的波长的激光器，主要用于光谱学
研究；许多物质会有选择地吸收某些波长的光，产生共振现象。科学家用这
些现象分析物质，了解材料结构；还用这些激光器来产生新的激光，研究一
些奇异的光学和光谱学现象。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　少年激光科学家
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　激光器虽然是崭新的现代文明，激光技术也成为一项尖端技术，但它也
决不是高不可攀的。
　　　　在第一台红宝石激光器出现后一年，美国德克萨斯州就有一位　15　岁的少
年自制了一台红宝石激光器，在中学生科学展览会上获得了第一名。
　　　　他是一个优等生，喜欢篮球、足球。在掌握了一部分激光的基础知识后，
便想做一台激光器试试。开始，这计划看起来是无法实现的。有人告诉他自
制激光器的想法不切实际：就拿激光器的核心部分——红宝石晶体来说，价
值之高决不是一个中学生负担得起的。但是他并不气馁，而是鼓起勇气，给
几家制造红宝石晶体的公司写信，请求帮助。最后，终于有一家公司满足了
他的愿望，一支精心包装的红宝石棒寄到了他的手里。作为宇航工程师的父
亲，不仅在精神上鼓励他工作，并且请了一位搞电子技术的同事给他指导和
帮助。这位少年每大做完学校布置的课外作业后，把余下的时间都用于制作
激光器。他花了　13　个月时间先装好　4000　伏高压电源，接着安装激光器主体
部分，竟然一次成功。激光器闪出一道红色的激光束，能在刀片上打出一个
小孔。
　　　　少年读者也可以利用课余时间制作一台前面提到的氮分子激光器。制作
这样的激光器，只要由学校提供一部分材料，有成年人的指导，少年读者是
有可能胜任的。制作一台氮分子激光器比那位美国少年制作红宝石激光器容
易得多。
　　　　少年读者能看到自制的激光器发出激光，那是多么令人喜悦的事情啊！
虽然激光器的制作比较复杂，也远不如半导体收音机有实用价值，能制作激
光器的少年科学家还是不多的。但是，我们可以从他们身上看到科学事业的
光明前途，看到了大有希望的未来。

　　　　　　　　　激光的强大作用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　威力超群的激光武器——“死光”
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　激光出现以后，用光作武器的幻想有希望变为现实了。由于激光的强度
比太阳强度大得多，有人就想到利用激光来制造武器；而且给激光武器起了
一个夸张的、可怕的绰号—“死光”。从此，“死光”这一名称深深地印在
人们的脑海中，以至于一谈到激光就想起“死光”。
　　　　真有“死光”吗？可以明确地说，现在还没有能把人一照就死的“死光”。
通常所说的激光武器还只是利用激光的巨大瞬时能量，在攻击目标上产生高
温、高压力，从而摧毁目标的一种光武器，和真正的“死光”不一样。目前，
人们预料，真正的“死光”将是γ射线激光。γ射线中的光子比可见光的光
子能量高百万倍，它对人体的穿透力比　X　光强得多。一旦制成γ—射线激光
器，它射出一束无形的强大γ射线光束，照到人体上，就穿透人体的皮肤、
肌肉，直达内脏，破坏肌体，致人死命，而不落痕迹。把γ射线称为“死光”
才算名副其实。然而，γ射线激光的研究才刚刚开始，发展情况怎样，还要
等着瞧呢！
　　　　激光枪和激光炮
　　　　最早的激光武器是激光枪，用的是红宝石激光器。小巧的激光枪外型和
步枪差不多，重量约　12　千克。激光枪射出的激光“子弹”能烧伤敌人的眼睛，
使敌人的衣服起火，引起恐慌。但是，只要罩一层白布在身上，就可以使激
光反射消散，激光枪也就失效了，可见它并不实用，现在已很少有人提起。
　　　　接着出现的是激光炮。那是一种庞大的功率激光器，它射出强大的激光
束能准确地击中目标。国外，有人用功率达　1．5　万瓦的二氧化碳激光器产生
的激光击落了一架长　4．5　米，时速近　500　公里的遥控靶机；用氟化氘激光摧
毁了一枚正在高速飞行的　71A　型反坦克导弹。此外，还有用激光在坦克上打
出拳头大一个洞的消息报道。
　　　　那么，激光炮是不是可以用来作武器呢？至少目前还不行；上面所说的
仅仅是一些光武器试验而已；这些实验无疑是成功的，但还有是否实用的问
题。目前的激光炮，其设备的效率较低，代价高，装置十分庞大，机动性差，
在实战中不会比常规武器更有效。一台工业用的激光输出功率为　5000　瓦的二
氧化碳激光器加上电源等设备大约重　8　吨，即使堆在一起也要占　8～9　个平方
米面积。你可以想象一下功率达一两万瓦的激光器该有多重、多大。用作激
光炮的二氧化碳气体激光器更庞大，只能堆置在山洞里用。怪不得一些对发
展光武器持悲观想法的人讥笑这些大家伙说：“其实不需要激光，只要把这
笨重、庞大的装置砸在坦克上，也足够把它压垮了。”
　　　　尽管如此，由于现代战争的需要，激光炮的研究还在进行。比较有希望
的是不需要电源，利用化学激励的氟化氘激光器，它可以制造成体积小、效
率高的激光炮。美国已经把这样的激光炮安装在试验飞机上，做截击空对空
导弹的试验。
　　　　激光导弹
　　　　在海湾战争中，以美国为首的多国部队向伊拉克境内发动大规模空袭，
摧毁了伊拉克的许多重要军事目标。最后，这场战争以伊拉克的失败而告终。
　　　　美国的飞机上装有激光瞄准器，它能发射出红外激光。当一架担任侦察

任务的飞机在空中发现地面目标时，就边在空中盘旋，边用激光瞄准器不断
的向目标发射激光束。这种激光束实际上起着向导的作用。这时，担任攻击
任务的另一些飞机就随后飞来，向目标扔下激光制导导弹。这些激光制导导
弹上装有自动跟踪系统。这种自动跟踪系统等于导弹的眼睛，当导弹扑向目
标时，它能根据从目标上反射回来的激光，不断地修正飞行中的航向，从而
准确无误地击中目标。
　　　　其实，这类激光制导导弹，早在　70　年代，美国在越南战场上就使用过。
现在不仅有空对地导弹，而且有地对地、空对空、地对空等多种激光导弹。
　　　　人们感兴趣的激光器是反洲际导弹激光武器。
　　　　洲际导弹大都带有核弹头，飞行速度每秒　5　公里以上。它的爆炸力强，
破坏范围大，不能让它在自己国土上起爆，要在离国土尽可能远的地方拦截
它。当敌方导弹发射以后，先要发现它、监视它，并用计算机算出它的轨迹，
确定拦截方案，最后才反射反洲际导弹对付它。整个过程需要相当长的时间，
其中的关键是发射反弹道导弹，速度要快，否则，敌方导弹已飞到自己的国
土上空，再截击它就为时过晚了。光速每秒达　30　万公里，比导弹快得多，如
能用激光作拦截武器，可以赢得时间，从这一点来说，光武器可能是一种理
想的反导弹武器。
　　　　但是，随着对激光武器的研究逐步深入，科学家认识到要发展这种武器
还有不少困难。除了激光设备庞大、笨重以外，主要问题是大气对激光的影
响。温度、气压的起落变化会影响光束质量，使光束无法集中；大气对激光
的吸收会随激光强度的提高而急剧上升，强光束难以在大气中传播；雨、雪、
雾还会挡住激光，使激光射不到远处。因此，这种武器在实战中应用的可能
性极小。
　　　　于是，科学家设想把激光武器搬到大气层外的太空中去，装在卫星上。
避开了大气层的影响，激光有希望成为空间战的武器，在太空中进行反卫星、
反导弹的战斗。特别是军事卫星，它要侦察地面的军事活动，必定有光学观
察窗，和许多精密的仪器设备，这正好是激光武器可以攻击的弱点。
　　　　1975　年　10　月和　11　月间，位于印度洋上空监视前苏联洲际导弹地下发射
井的美国预警卫星，受到前苏联西部地区一种神秘的强光照射，卫星上的红
外探测器短时间失灵，变成了“盲人”。事情发生之后，不少美国人认为前
苏联动用了地对空激光武器。美国官方调查后宣称，造成这一事件的原因是
前苏联西部地区某一天然气田失火，烈焰腾空，光照霄汉，亮得使美国卫星
上的红外线“眼睛”也看不见了。
　　　　这件事情使激光武器专家受到启发：既然天然气失火可以使卫星暂时致
“盲”，那末比天然气失火发的光强得多的激光当然也可以通过卫星探测窗
进入卫星，把它的探测器打毁，使它成为永久性的“瞎子”。看来，在未来
的空间战中，激光将是一种有效的武器。因此，一些军事大国都在进行空间
激光武器的试验。他们计划把激光武器装在航天飞船上送到太空中，或以卫
星为激光武器基地，在太空中巡游。这种激光武器能攻击它能找到的所有航
天器，也能迅速地探测到敌方洲际导弹的活动，并在导弹刚刚飞出大气层外，
就把它摧毁。
　　　　激光武器还在研究中，不能实用，但是，能提高作战武器性能的一些专
用装置已开始用于实战。
　　　　其中，最重要的是激光制导武器。比如，用激光制导的炸弹，可以命中

2　米宽的小桥。用普通炸弹平均　100　枚才能炸中一次，用激光制导的炸弹一
发就中。1976　年在中东发生的战争中，战场上出现过激光制导反坦克导弹。
只见火光一闪，一辆坦克就粉身碎骨。有人猜测这恐怕就是“死光”武器；
其实，它是激光反坦克导弹在战场上发挥威力。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　生命之光
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　治疗眼睛
　　　　激光为人类做的第一件好事，就是进入人的眼底去治疗各种眼病。全世
界接受激光治疗，治愈了眼病的人已有成千上万。激光可以医治多种难治的
眼病，而最拿手的是我们已提到过的视网膜凝结术，还有虹膜穿孔术。所以，
激光眼科治疗机，也称激光视网膜凝结器。
　　　　人眼的视网膜，是感受外来光线的视经组织，它紧贴在眼底上。视网膜
发生病变，出现裂孔，眼球内的玻璃体会通过这个孔进入视网膜下，使视网
膜渐渐剥离下来，病人的视力渐渐减退，直到丧失视力。发病的早期把裂孔
封闭，就有可能使视网膜的损伤得到治疗，恢复正常。没有激光，这种手术
是很难做的。
　　　　早期的视网膜凝结器采用能焊接金属的红宝石激光器。当然要控制激光
脉冲的能量，太大反而损伤视网膜，太小又起不了作用。激光能量适中，光
束射入眼内，聚焦在裂孔上，使裂孔周围的蛋白质变成凝胶状态，就能把裂
孔封闭起来，达到治疗的目的。
　　　　虹膜穿孔术，就是用激光在虹膜上穿一个孔，可以减低眼压，治疗闭角
型青光眼。青光眼也是一种可能造成病人失明的眼病。用红宝石激光做虹膜
穿孔术时，会引起虹膜出血。后来改用氩离子激光器发射的蓝绿光来做穿孔
术；因为微细血管吸收强的蓝绿光后也会凝结，用蓝绿光做穿孔术，可以防
止虹膜出血。现在氩离子激光眼科治疗机已成批生产，成为一种常用的眼科
医疗设备。
　　　　医治牙齿
　　　　在牙科，激光可以代替牙钻。根据世界卫生组织统计，儿童的龋齿发病
率是相当高的，大约达到　75％。对龋齿的传统治疗方法是使用牙钻，它钻得
牙齿又酸又疼，然后是清洗、上药、补洞。
　　　　用激光治牙，病人几乎没有不舒服的感觉，而且只要不发炎，一次治疗
就能解决问题。牙科激光器是激光器中最小的弟弟，它的功率很小，只有　3
瓦，相当于一支节能灯，几乎不产生热量。它的发射端实际上是像头发丝那
样细的光导纤维。
　　　　治疗时，只须将光纤发射端接近龋齿灶，发出激光束，龋处组织就会分
解，然后用清水冲洗掉。如果龋齿仅是浅度的牙珐琅质受损，激光束会将受
损处的细微孔隙一一封死，这样便可以防止乳酸腐蚀牙本质。如果已出现了
龋孔，用激光束钻孔、清洗后，即可将人造珐琅质材料填入空洞中，再用激
光加热接合处，使人造珐琅质材料与牙珐琅质融为一体。
　　　　激光治牙不仅无痛、迅速，而且治疗后的效果也好。
　　　　激光手术刀
　　　　利用激光能量高度集中的特点，把它作为外科手术上用的手术“刀”，
有它的独到之处。常用的二氧化碳激光“刀”，刀刃就是激光束聚集起来的

焦点，焦点可以小到　0．1　毫米，焦点上的功率密度达到每平方厘米　10　万瓦。
这样的光“刀”所到之处，不管是皮肤、肌肉，还是骨头，都会迎刃而解。
　　　　激光“刀”的突出优点之一是十分轻快。用它来动手术时没有丝毫的机
械撞击；用功率为　50　瓦的激光“刀”后，切开皮肤的速度为每秒钟　10　厘米
左右，切缝深度约　1　毫米，和普通手术刀差不多。用激光“刀”来切开骨头，
几乎和切皮肤一样“快”，这就比普通手术刀优越多了。一般来说，切骨手
术要使用锯子和凿子，比如打开一小块头骨就要用一个小时，医生费力，病
人受苦。使用激光“刀”，就可以大大减轻医生的劳动强度，并减轻病人的
痛苦。
　　　　激光“刀”的另一个突出优点是激光对生物组织有热凝固效应，因此它
可以封闭切开的小血管，减少出血。医生在激光“刀”的帮助下，向手术禁
区发动了进攻，攻克了一个个顽固堡垒。比如血管瘤，一动刀就会出血，往
往危及生命，是碰不得的地方；医术再高明的医生也爱莫能助。自从有了防
止出血的激光手术“刀”，医生就大胆地闯入了这块禁地了。用激光“刀”
为病人治疗口腔血管瘤，手术成功率高达　98％。医务工作者还用激光“刀”
成功地对血管十分丰富的肝脏禁区进行了手术。
　　　　科学家发现激光封闭血管作用的大小与激光的波长有关。钇铝石榴石激
光器输出激光波长为　1．06　微米，凝血效果好；而用输出激光波长为　10．6　微
米的二氧化碳激光器，效果就不太理想。氩离子激光器发射的蓝绿激光，凝
血效果比　1．06　微米的激光还要好。但是，氩离子激光的功率不如钇铝石榴石
激光；所以，深入出血禁区的手术，一般都用波长　1．06　微米的激光。
　　　　那么，激光“刀”是什么样的呢？尽管它的“刀刃”只是直径为　0．1　毫
米的一个小圆点，这把“刀”的刀体却相当大。二氧化碳激光“刀”一般来
说，高近　2　米，长近　2　米，宽不到　1　米。钇铝石榴石激光“刀”要小一点，
但也没有一点刀的样子。其实，它的主体是一台激光器，包括电源和控制台。
激光器是固定的，要使激光束能按医生的意图传到病人身上做手术的部位，
还须配置一套叫光转弯的导光系统。
　　　　导光系统是激光“刀”的重要部分，它必须轻巧、灵活，让医生得心应
手。二氧化碳激光“刀”，一般使用导光关节臂。它由好几节金属管子组成，
节与节之间成直角，可以转动，有一点像关节，光学反射镜就装在关节的地
方，激光束通过反射镜转弯。钇铝石榴石激光“刀”和氩离子激光“刀”除
了用导光关节以外，外面包上塑料套，再包上金属软管，比较柔软，可以自
由弯曲。光在光导纤维中传导和电在电线里传导相似。用光导纤维就比导光
关节臂灵活、轻巧得多了。
　　　　现在，凡是用手术刀做的手术，都能用激光“刀”来做。医生可以根据
对于手术的要求选择一种更合适的。相反，激光“刀”可以做一般手术刀无
法做的手术。有了光导纤维以后，激光就可以钻到人的肚子里为人治病，这
是手术刀甘拜下风的地方。医生把它和胃镜配合起来，送到病人胃里，如发
现胃溃疡出血，只要一开激光，立即能使出血点凝固止血，不用开膛破肚，
就可以治好病。除了治疗胃溃疡外，激光还可以进入食道、气管、腹腔，做
多种手术。1982　年，美国加州大学的一位科学家宣布了使用激光的一种新技
术：用激光来清除堵塞动脉的胆固醇脂肪沉淀物。激光就是通过极细的光学
纤维，进入血管的。
　　　　医学上的其他激光术

　　　　激光还和中国古老的针灸治疗结合起来，产生了激光针。这种激光针当
然不能用激光“刀”那样强的激光，否则就不是“扎针”，而是打洞了。光
针用的是小功率的氦氖激光器。它发出的红光通过一根细长的光纤照到病人
的穴位上，通过皮肤，透入穴位，没有一点针刺的痛感，所以，怕打针的小
朋友特别欢迎。光针治疗无痛、无菌，也无晕针现象。对某些疾病来说，它
跟银针具有相同的治疗作用。扎光针对软组织炎症、失眠、小孩遗尿等疾病
疗效相当高，还可治疗原发性高血压、支气管炎、哮喘等疾病。
　　　　激光在医学上的应用崭露头角，创造了不少奇迹，显示了它强大的生命
力。但是，人们对激光医学寄于最大希望的是用激光这种新式“武器”来对
付人类的大敌——癌症。
　　　　用激光“刀”做恶性肿瘤的切除手术，不仅可以做到边切开、边止血、
边消毒；而且可以使癌细胞受到激光的高强度照射后立即凝固、坏死，并化
为青烟，即所谓肿瘤汽化。这样，可以大大地减少癌细胞扩散转移的机会。
用激光“刀”治癌的研究正在积极开展，也取得一些临床试验结果，但是，
激光“刀”防止癌细胞扩散的效果还不够理想，对治癌的疗效还需要长期观
察。
　　　　近年来，科学家和医生通力使用，又发展了一种治疗癌症的新技术，称
为光敏技术。所谓光敏，就是给人体某一部分发生病变的机体注射一些特殊
的化学物质，使病变部分对光照敏感。经过光敏处理以后，再用光照使病变
部分产生水肿、坏死，达到治疗的目的。
　　　　这种特别的治病方法是偶然发现的：1903　年，有两位外国医生给一位患
皮肤癌的病人治疗。由于确定没有什么对症的药，而又为了从精神上安慰病
人，便在患处涂了一些叫伊红的染料，帮助消炎。几天以后，病人又来看病，
医生意外地发现癌肿有所缩小。经了解，病人没有用过其他药物，生活上也
一切正常，只是每天晒晒太阳。医生研究了这些情况后，认为是伊红染料和
阳光的作用，于是再进一步试验，发现了光敏现象。但是，用光敏技术治癌
的进展不大。原因是当时选用的光敏物质不能令人满意，也没有理想的光源。
　　　　1960　年，美国的利普逊研究成功一种称为　HPD　的光敏物质，光敏技术才
发展起来。这种物质和癌细胞格外亲近，碰到一起就抱成一团。把它注射到
人体内，两三天后，正常组织中的　HPD　排泄出去了，而癌肿组织内还大量存
在，用短波长的光一照，能发出荧光。这就为医生检查病人是否患癌症提供
了有力的诊断工具。更进一步，用橘红色光照射含有　HPD　的癌肿组织，HPD
发生化学反应，产生单原子氧，能使癌细胞组织坏死；而人体其他部分正常
的细胞组织中　HPD　已排出，不会受到破坏。
　　　　其他治疗方法，像放射线治疗、化学药物治疗，都会把正常细胞和癌细
胞一起杀死，敌我不分；而光敏技术却是有选择性地杀死癌细胞，这正是治
癌的主攻方向之一。
　　　　从　1976　年开始，光敏技术治癌采用激光光源。因为激光的波长单纯、功
率大，疗效大大提高。蓝紫色激光能使　HPD　产生荧光，用来诊断癌；橘红色
的激光以使　HPD　产生化学反应，用它来照射病变部位，可以达到治癌的目的。
科学家还想利用可以分别调出蓝紫色激光和橘红色激光的可调染料激光器，
把