四 聚焦新术

用一块放大镜把太阳光聚焦成光点，将一根火柴棍放在光点之下，很快便会点着。经透镜而聚焦的光点，其温度比太阳光高得多呢。我们拿来一块透镜，做个试验，可以看清楚光束在它里面的传播过程。

从侧面进入的光线在界面上发生折射。根据光的折射原理，这种倾斜面入射的光束，折射光线是朝下方传播的。这条光线传到对面的界面时，光线又发生一次折射，折射光线同样往下偏折。几何光学常识告诉我们越倾斜的小块，光线通过它们时发生的偏折程度越厉害。在透镜边缘部分切出的小块， 它们的界面倾斜程度比较大，通过这里挑线往下方偏折的程度也最大。在靠近透镜中央部分切出来的小块，界面倾斜得小，通过这部分的光线偏折得也小。在透镜下方切出来的小块，它们两个界面的倾斜方向，刚好与由透镜中

心线上方切出的相反，从透镜下方通过的光线，它们是朝上方偏折的。于此， 我们即可明白，从透镜各部分通过的光束，它们将会聚在一点上去，用光学术语讲，就是被聚焦了。

光线不是通过表面弯曲的透镜，而是通过两个表面都平面的玻璃片或是晶体材料片，对光束是不会发生会聚作用的。如通过是激光束，就会出现另一种“奇异现象”——那就是不管是平面玻璃片还是平面晶体片，或是放在平面盆中的液体，激光束通过时均会发生会聚现象，也就是说，不论其材料表面是否呈曲面，对激光而言都成了“透镜”。激光束通过材料时，自己为自己创造了会聚的条件。这种自行发生光束会聚的现象，被称为自聚焦，这同样是强激光在物质中传播时出现的一种新的现象。

激光束在材料里发生自聚焦，有如下一些特点：普通光束通过透镜后， 是逐渐收缩的，收到最细形成焦点后，又会扩展开来。而激光自聚焦后聚成一条线。激光束进入物质，从发生聚焦这一点开始，光束一直保持这样细小的尺寸，直到从物质中出来为止。聚焦起来的光线很细，直径在 50—100 微米，亮度很高。如激光功卒很高，光线还会分裂成两条或更多条呢。

聚焦后的光线几乎呈一束平行的细线，发散角比光衍射规定的衍射角还要小。根据光的衍射原理，不管用什么办法把光束变成平行光束，它总是仍保留一定的发散性，最小的角度就是衍射角，被称为衍射发散角。而自聚焦得到的光束，竟然超越了这个限度。用科学家们的话来讲，这是因为激光在物质内发生了“自陷”的缘故。