五 自散焦

激光束通过某些物质之后,会出现会聚现象,激光束通过某些物质时, 同样会出现发散的现象,这些物质似乎又成了“发散透镜”。人们将这种现象视为自散焦现象。

一束氦—氖激光从左向右通过一只里面装有液体的盒子,盒子里面装的是水或苯,或是甲苯、二硫化碳等。如激光进入液体盒时,光束直径为 1 毫米。如往液体里滴进一滴牛奶,从盒子侧面观察,即可看这束氦—氖激光在液体里面是逐渐扩大的,这与通过一只发散透镜相类似。随着盒子的激光束功率的升高,光束变大的现象还更为明显,这种现象,人们便叫它为自散焦。

激光束通过物质之后,究竟是发生自聚焦还是自散焦,这主要是由激光束通过物质时,出现这类奇异现象,主要是由于激光来的材料在传播时,也引起了材料折射率的变化。而普通光源所发的光,其功率不高,因而也不会使材料的折射率发生什么变化。所以一般的理论,光学材料的折射率对于同种波长的光束来讲,是一个常数。对于激光而言,有一些材料如碳化硅,激光的功率越高,其折射率也就越大。通常,人们使用的激光器输出来的激光束,其中心附近强度最高,越往边缘的地方,强度越弱。所以,激光束在这类材料中通过时,它对光束中心处的折射率变得最大,边缘地方就要小些。这好比一只凸透镜的特性,光束因而出现自聚焦现象。

而某些物质性质则与此相反,光束强度越高,它的光学折射率越小。如一些有机溶液便有这等性质。所以当激光束通过它们时,对光束中心而言, 材料的折射率变得最小,对于光束边缘部分,材料的折射率则较大。材料折射率的这种变化,又好似一只凹透镜,光束通过时会出现发散现象。

某些物质究竟是表现出凸透镜或是凹透镜的性质,这又与通过的激光束的功率水平有关,象硫化镉晶体即是如此,随着实验中的激光来输出的光功率的变化,从晶体片出来的光束直径也发生变化,当功率小时变细,反之则变粗。由此表明,当激光功率较低时,硫化镉晶体片表现出凸透镜性质,而当功率很高时,便表现出凹透镜性质。

由上述客观现实,我们终于明白:激光束通过某些物质之后,由于某些特定的客观条件和材料的影响,在出现自聚焦的同时,也还存在另外一种现象,即自散焦现象。

我们似乎可以这样说,多一种现象的出现永远要比少一种现象出现,更有意义得多。起码一点,我们可以由此而多一种参照系,多一种分析、观察、比较及认识客观事实的实实在在可供人们充分利用的“真凭实据”。

事实证明,大凡成功的硕果——无论社会科学领域,抑或是自然科学领域,都由那些点滴的新发现开始,而“幻化”为令全人类都为之震憾,为之翘首的丰硕成果!

你说是这样吗,我可爱的朋友⋯⋯