走近光学(Ⅱ)

古时候人们常用“照萤映雪”来形容读书人刻苦学习的精神，这也从另一个方面反映了当时人们对照明设施落后的一种无奈。经过物理学家对自然规律的探索，现在已有多种光源为人类造福。

一、电光源

早在1821年，英国科学家戴维和法拉第就发明了一种叫电弧灯的电灯。这种电灯用炭棒作灯丝。它虽然能发出亮光，但是光线刺眼，耗电量大，寿命也不长，因此很不实用。

“电弧灯不实用，我一定要发明一种灯光柔和的电灯，让千家万户都用得上。”对发明如痴如醉的爱迪生暗下决心。

于是，他开始试验作为灯丝的材料：用传统的炭条作灯丝，一通电灯丝就断了；用钌、铬等金属丝作灯丝，通电后，亮了片刻也被烧断；用、白金丝作灯丝，效果也不理想。就这样，爱迪生试验了1600多种材料。一次次试验，一次次失败，很多专家都认为电灯的前途黯淡。英国一些著名专家甚至讥讽爱迪生的研究是毫无意义的。一些记者也报道：“爱迪生的理想已成为泡影。”

面对失败，面对别人的冷嘲热讽，爱迪生没有退缩。他明白，每一次失败都意味着向成功走近了一步。

一次，爱迪生的老朋友麦肯基来看望他。爱迪生望着麦肯基说话时一晃一晃的长胡须。突然眼睛一亮，说：“胡子，先生，我要用您的胡子。”麦肯基剪下一绺交给爱迪生。爱迪生满怀信心地挑选了几根粗胡子。进行炭化处理，然后装在灯泡里。可令人遗憾的是，试验结果也不理想。“那就用我的头发试试看。没准还行。”麦肯基说。

爱迪生被老朋友的精神深深感动了。但他明白，头发与胡须性质一样，于是没有采纳老人的意见。爱迪生起身，准备为这位慈祥的老人送行。他下意识地帮老人拉平身上穿的棉线外套。突然，他又喊道：“棉线，为什么不试试棉线呢?”

麦肯基毫不犹豫地解开外套，撕下一片棉线织成的布，递给爱迪生。爱迪生把棉线放在U形密闭坩埚里，用高温处理，然后用镊子夹住炭化棉线，准备将它装在灯泡内。可由于炭化棉线又细又脆。加上爱迪生过于紧张，拿镊子的手微微颤抖，因此棉线被夹断了。最后，费了九牛二虎之力，爱迪生才把一根炭化棉线装进了灯泡。

此时，夜幕降临了，爱迪生的助手把灯泡里的空气抽走，并将灯泡装在灯座上，一切工作就绪。大家静静地等待着结果。接通电源，灯泡发出金黄色的光辉，把整个实验室照得通亮。13个月的艰苦奋斗。试用了6000多种材料，试验了7000多次，终于有了突破性的进展。

但这个灯泡究竟会亮多久呢?

1h，2h，3h……这盏电灯足足亮了45h后灯丝才被烧断。这是人类第一盏有实用价值的电灯。这一天——1879年10月21日，后来被人们定为电灯发明日。

“45h还是太短了，必须把它的寿命延长到上百小时，甚至上千小时。”爱迪生没有陶醉于成功的喜悦之中，而是给自己提出了更高的要求。

一天，天气闷热，他顺手取来桌面上的竹扇，一边扇着，一边思考着问题：“也许竹丝炭化后效果更好。”爱迪生简直是见到什么东西都想试一试。试验结果表明，用竹丝炭化后作灯丝效果更好，非常耐用，可以连续使用1200h。于是，他开始大批量·生产电灯。他把生产的第一批灯泡安装在“佳内特号”考察船上，以便考察人员有更多的工作时间。此后。电灯开始进入寻常百姓家。

此后，人们便一直使用这种用竹丝炭化后作灯丝的灯泡，几十年后又对它进行了改进，用钨丝作灯丝，并在灯泡内充入稀有气体氮或氩。这样，灯泡的寿命又延长了许多。我们现在使用的就是这种灯泡。

二、X光源

1895年11月8日晚，德国维尔芝堡大学治学严谨的伦琴教授结束了对阴极射线的研究后。把阴极射线管用黑色的厚纸包起来，却意外地观察到1m以外的荧光屏在闪光。对这样一点闪光，伦琴没有掉以轻心。他想：阴极射线很弱，穿不透玻璃，只能在空气中行进几厘米远。通过实验他又发现阴极射线在强磁场的作用下有偏转，而这种光在强磁场下无任何偏转。伦琴断定这是一种新射线，一种从未记载过的东西。伦琴用它拍出了一张肉淡骨浓的手掌照片。伦琴将这具有非凡魅力的射线命名为X射线。人们将X射线用在临床医学上，使千百万人的健康得到了保证。

1971年，美国物理学教师柯马克以及英国的洪斯菲德将电子计算机与X光机相结合，发明了CT机，CT机具有更加犀利的眼睛。能发现5mm小的病灶。伦琴因此获得了首届诺贝尔物理学奖，柯马克和洪斯菲德则获得了诺贝尔生理学或医学奖。

三、激光

1916年，爱因斯坦提出了受激辐射的基本原理。1954年制成第一个微波量子放大器。1960年，第一台红宝石激光器由梅曼制成。1961年，汤斯的研究生加万制成了氦氖激光器，使四十多年前爱因斯坦的受激辐射理论获得了实际应用。激光具有很多优点，它亮度好(巨型脉冲固体激光器亮度比太阳光线强上百亿倍)、单色性好、方向性好、相干性好、频率高，因此激光在现实生活中有广泛的应用。