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真的假的?雷射筆發明和愛因斯坦有關?

8月初,香港浸信大學學生購買10隻觀星用的雷射筆,被香港警方逮捕,引起反送中運動又一波爭議,更讓「雷射筆」突然備受關注。

雷射光對人體有殺傷力嗎?又是誰發現與證實了雷射光?讓我們從科學專業的角度來了解這道「20世紀最重要的一道光」。

從人造紅寶石獲得人類第一束雷射

最早提出「雷射光」概念的人是大名鼎鼎的愛因斯坦(Albert Einstein),他在論文中已經預測了「受激放射光」(Stimulated emission)的特性,只是當時技術仍不足以在實驗室中證實。

不過,愛因斯坦的理論讓後輩科學家不斷試圖解開這道「強光」之謎,1950年湯斯(Charles H. Townes)以氣體氨證實愛因斯坦的理論。1960年梅曼(Theodore Maiman)則以閃光燈照射人造紅寶石獲得人類第一束雷射(laser)。

雷射命名則是以「受激放射強化的輻射光源」(Light Amplification by Stimulated Emissions of Radiation)各取第一個字母拼成的單字。

雷射筆是怎麼誕生的?

雷射技術被稱為20世紀最重要的發明之一,其運用也與日俱進。1980年代半導體技術純熟後,透過電流刺激二激體發光,雷射產品體積愈來愈小。

利用雷射可以精準對準目標、光源不會發散的特性,把雷射與手電筒結合的「雷射筆」因而被研發出來,讓人們簡報時可遠距離指出目標。

後來雷射相關的產品推陳出新,從超市買東西時掃描條碼、讀取DVD,都會使用雷射光。工業上的「雷射切割技術」,則是利用雷射精準對準的特性,配合高強度雷射產生的表面高溫產生的。

雷射筆會傷害人體嗎?

雷射筆是聚焦的強光,但通常電流都很弱,約介於1到5毫瓦(mW),直接照射眼睛,會造成不舒服,但不會產生嚴重傷害,屬於雷射分級的第三A級。

但是,若是像演唱會上營造舞台效果的藍色、紅色或綠色強光,通常則是數百毫瓦、甚至上千毫瓦,屬於第三B級到第四級,直接照射眼睛則會造成視網膜傷害,因此舞台雷射光不會直接照射觀眾,而是照射舞台或往天空照射。

藍光光碟畫質好的祕密就在雷射種類?

雷射不只運用在簡報筆上,也讓影音設備與技術更精進、甚至降低成本。

原本錄製CD與DVD使用紅光雷射,但隨著音樂和影像技術愈來愈細緻,需要更大的儲存空間,人們研發出運用藍光雷射的「藍光光碟」(Blu-ray Disc)

主要原理在於,藍光波長比紅光短,儲存的訊息之間距離可以因此縮短,因此大幅增加儲存量。通常一片藍光光碟單層可儲存25GB的資料,比一般DVD的4.7GB容量增加許多,因此可以儲存更高畫質的影像。

諮詢專家/劉昌樺(清華大學光電工程研究所助理教授)

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