RI科普激光讲座
RodTech2021/04/12物理

众所周知,强激光可以烧纸,很有意思。


激光是一种电磁波,

国外爱好者们也经常用调Q激光电离空气,这需要几兆伏/米的电场强度,是由电磁波的交流电场提供的。


激光跟物质作用,大多是电磁波的电场强度决定的,

电场强度又是功率密度决定的,

能聚焦的尺寸受衍射极限限制大家都差不多,于是峰值功率就是大家建激光考虑的重点问题。


接下来用民科风格的“:”语气陈述一下数量级。


烧纸激光笔: 1 - 10瓦

激光切割机: 10 - 100KW

激光洗纹身机: 1MW - 10MW

超快机加工激光: 1-100GW

实验室桌面级激光: 10TW

NIF: 500TW

较大共享实验室激光: 1PW

很大实验室的激光: 10PW

工程上较快可行但太贵: 100PW


对比一下,全球此时用电功率3TW,再扩大几千倍到10PW,全部用于点灯,然后聚焦到10微米直径的小点上,可以获取10^22W/cm^2的功率密度。


太阳光在地球表面的功率密度: 0.14W/cm^2

太阳表面的功率密度: 7000W/cm^2

已知宇宙最强活动“黑洞伽马暴”的功率密度: 10^20W/cm^2


可以民科地说,全宇宙最亮的地方就是这些激光所照的焦点了。


为什么切割机功率那么小,反而洗纹身的功率大?

洗纹身要避免热效应,能量很大脉冲很短,而切割机如果瞬间功率太大,能量浪费在了加热打出来的等离子体上,反而不能有效加热背后的固体,只能通过平均功率获取更快的切割速度。而超快加工所用的激光,为了避免基材受热,需要极大的脉冲功率来在热扩散之前将能量传递到打飞的等离子体里,加工米粒大小的物体,反而比切10厘米钢板用的激光瞬间功率大。


说了这么多到处都能查到的废话,是为了介绍一个很好的科普讲座:

出处为XXXXXXXXXXXXXXXX/hcGgaa2mFc4

The Extreme World of Ultra Intense Lasers - with Kate Lancaster.mp4 点击下载


来自:数理化 / 物理
1
量子隧道
1年4个月前
1楼

比NIF的瞬时功率还大的几个是用来干啥的?

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