《星球大战7》一骑绝尘，星战里的光剑

制作单位：OSA物理研究所学生分会、中国科学院物理研究所光物理实验室

蒋立同银山

出品单位：中国科学院计算机网络信息中心

最近有哪些热门电影？

当然是充满原力和觉醒的《星球大战》！

日前在北美上映的《星球大战7》以压倒性的力量横扫了各大票房纪录。 电影中没有什么比可以杀死敌人的极其强大的光剑更让粉丝怀念的了。 拥有这样一把剑，想必是所有铁杆粉丝的梦想。

据称，尽管官方解释“光剑”是一团等离子球，被强磁场束缚成剑的形状，但仍然无法阻止大量粉丝疯狂购买“激光剑”cosplay 。

等等，星球大战里的光剑不是激光做的吗？

是的，你不仅被骗了，而且还被蒙在鼓里好几年了……

那么今天我就和大家聊聊激光。

大多数人都知道激光的英文名称是LASER。 它是英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写（翻译的意思是：受激辐射的光放大）。 因此激光剑，如果光剑是由激光制成的，那么它就会被称为激光剑。

在这里，我们不得不提一下极其聪明的物理学家爱因斯坦。 因为激光的基础源于他提出的理论。

激光原理

1917年，著名的爱因斯坦提出了一个全新的技术理论：光与物质的相互作用。

众所周知，物质是由原子和分子组成的。

原子和分子也携带电子。 这些粒子都具有不同的能量状态（能级）。

该理论认为，在构成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子），并且它们都处于不同的能级。 有些具有高能量水平，有些具有低能量水平。

当受到外部光子激发时，高能级粒子将从高能级（E2）跃迁到低能级（E1）。 此时，能量为ΔE的光将被辐射出来，而辐射出的光恰好与激发它的光具有相同的频率和方向。 在一定条件下，我们还可以通过弱光激发出强光。 这种现象称为“受激辐射光放大”，简称激光。

光子的能量使用 E=hv 计算，其中 h 是普朗克常数，v 是频率。

可以看出，频率越高，能量越高。

激光可以制造激光剑吗？

我们知道激光产生的原理，那么问题来了，我们能用激光制作一把很酷的激光剑吗？ ？ ？

首先，常见的激光器是这样的：

这种激光笔的能量只有1到5毫瓦。 好像还不够酷一样，盯着这束光几秒钟就会对视网膜造成伤害。 所以，只要不是钛氪金眼，这种激光笔照射到你的眼睛里还是非常危险的！

更高能量的激光能做什么？

5至10毫瓦的激光器可用作CD驱动器。

100 mW的激光器可用于高速CD-RW刻录机《星球大战7》一骑绝尘，星战里的光剑，DVD中经常使用约250 mW的较大激光器，而400 mW的激光器只需4秒即可穿透装有光盘的光盘盒。 钟。

通常，激光束是完全封闭的，例如在CD或DVD播放器中，因此不会对人造成伤害。

咳咳，好吧，我们继续说剑。

既然是剑，它就必须做一件事：能砍、砍、割肉。 激光能做什么？ 激光可以将光能转化为热能。 1-20瓦激光器一般广泛应用于微电子领域。 当功率达到30-100瓦时，它们可以应用于外科激光手术，例如美白。

当激光功率达到100瓦至3000瓦时，可广泛应用于工业切割。

哦，这是个好。 （电影中）这么小的激光可以切穿铁网，那么是不是几乎可以制造一把可以像切粘土一样切铁的激光剑呢？

还有激光切割机可以像切割粘土一样切割铁，但其尺寸与车床相当......

情况如何？ ！ 那手持机呢？ 这么大的东西，怎么可能拿得动！ 其实这是因为激光切割机不仅需要高功率的激光发射器，还需要考虑散热、冷却等问题。 这意味着光有激光发射器是不够的，还要带上散热家伙，保证不会被热爆炸！ 所以对于手持式神马来说，只需切割1mm的铝片就可以享受乐趣了！

然而，在此功率下，即使是散射激光（200瓦以上）也会对眼睛和皮肤造成伤害。 因此，一些公司利用激光的热能来制造新的烹饪工具。 然而，在实验室里，如果你的衣服不小心被激光击中，你会立即闻到酸糊味。

呵呵，别灰心，看看其他科技极客是怎么cosplay的。

此前，YouTube上一位热爱科学（luan）科学（gao）发明（po）发明（huai）的up主展示了一款自制的40瓦激光枪，外观霸气。 据悉，这款激光枪的尾部安装了一块锂电池。 扣动扳机后，激光枪发出的8束激光束（每束5瓦）将通过凸透镜会聚，叠加能量，然后射向相应的目标。 最后，他成功点燃了木头并戳破了气球。

既然奥特曼可以用激光杀死怪物，极客也可以用激光杀死蚊子。

前微软工程师内森·梅尔沃德 (Nathan Myhrvold) 创立了一个名为“智力风险实验室”(Intellectual Ventures Laboratory) 的创新实验室。 他的最新成就是发明了一种神奇的激光炮来杀死蚊子。 这把枪叫做光子栅栏，在没有任何压力的情况下，一秒就能杀死几十只蚊子。 据说它可以在30米范围内精准命中。

能做到吗？ 搞了半天，你刚刚给我灭了一只蚊子……

别激动，别激动，高能预警来了，你想要的激光武器来了。

激光武器

当激光的能量和功率达到一定程度时，就可以制成武器。 激光武器是利用定向激光束直接摧毁目标的定向能武器。 目前，美英海军正在合作开发电磁炮和激光武器，实际装备在海上大型舰艇上。 我们从以往的装备展会上看到，中国已经展示了可以攻击低空无人机的小型激光武器装备。 德国在两年前也利用这项技术进行了打击试验，并取得了成功。

中国工程物理研究院等单位研制的激光系统（上图）可以击落小型飞机（上图）。 图片来源：新浪军事

中国激光武器的研制最早始于1964年3月，但改革开放后才取得较大进展。 我国于1986年3月启动了“高技术研究发展计划（863计划）”，激光技术是863计划的课题之一。 近日，来自上海的研究人员在最新一期的《光快报》双周刊上撰文称，他们制造出了迄今为止最强大的激光器，未来可能广泛应用于核物理、高技术武器等领域。 该激光器的峰值功率为 5.13 拍瓦（万亿瓦），持续时间为 30 飞秒（一飞秒等于万亿分之一秒）。

从星球大战开始，原理简单的激光就有如此广泛的应用。 下次你去电影院时，你能想一下流行电影道具背后的物理原理吗？

说了这么多，激光剑到底能不能制造出来呢？ ？

咳咳，答案其实很简单。 如果你尝试两束光相交，它们会像铁剑一样碰撞吗？ 不仅不会发生，如果没有障碍物（不透明物体），两束强大的激光束仍然可以穿越天空，不会在空中停留只有一米多的长度。

事实上，光剑和激光彼此无关。 Plasma 太神奇了，我们稍后再讨论。 但小编很负责任的告诉大家，光靠激光是不可能制作出像星球大战里那样炫酷的光剑的。 所以下次你看星球大战时，不要再说“激光剑”了！

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