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激光能为农业做什么?
“万物生长靠太阳”。地球上的生物离不开太阳的光和热,如果没有太
阳,地球将是一个死气沉沉的大冰球,连一个细胞都无法生存。
太阳光照对植物的生长、发育、开花、结果都有影响。比如,秋菊开放
之前,增加光照,可以提前开花;把它放进暗室,花期可以推迟到冬季。早
在古代,就有人用光来控制植物生长,但在激光出现之前,收效甚微。激光
问世之后,进行了许多有成效的科学实验。
最初,人们试验用红宝石激光来照蔬菜种子;用氦氖激光照水稻、小麦
种子等。这些实验都观察到了效果。比如用氩激光器发出的蓝绿光照水稻种
子,可以获得早发芽、快长苗的效果。照后 15 天,比没照过的种子长的苗要
高一倍,并开始分蘖。又如用氦氖激光器发出的红光照射马铃薯种 1 分钟,
可使之提早一周出苗。用激光照青瓜秧,反复几次照射后,青瓜藤的雌花增
加一倍半,结出来的瓜含糖量提高;照其他植物,效果也都很好,或者提高
出苗率,或者促进多开花、结硕果。既然光照对农用物的茁壮发育大有好处,
科学家就设想把激光用到大田里去。只是,在广阔的田野上,如果让所有的
作物都受到激光的照射,这需要多少台激光器啊!就算能够配备足够的激光
器,那么 1 亩地的耕作成本也太高,这是不合算的。然而,对光合作用的研
究,为人们提供了一线光明。科学家发现:植物生长中至关重要的光合作用
是一种快速的多次化学反应过程;反应分三个阶段,需要光照的只是一个十
分短促的阶段,因此,激光只要在光反应时间内一扫而过就行了。已经设计
出各种大田扫描用激光器;一台激光器可以照射几十亩乃至几百亩地。
更省事、更有效的方法还是用激光来培育新品种。利用遗传特性,把激
光照射产生的优良变异继承下去。我国的一些农业科研单位已用激光培育了
一批早熟、抗病、高产的良种。这些种子的优点是否能代代相传,还要通过
多年反复实验,才能下结论。
苗壮还要防虫咬。激光在防治农业病虫害方面也已露了一手。激光照种
能提高作物的抗病力是一方面;更积极的方面是用激光杀虫。研究表明激光
可以直接杀死十多种害虫,如皮蠹、桃蚜之类。这种杀虫方法不但没有化学
毒剂污染的问题,还可以杀灭一些杂草,一箭双雕。
激光在工业上的应用,现在最主要是激光加工。
劳动生产的加工手段从新石器时代的石刀、石斧开始到近代的机械加
工,经历了多次变革;不论怎样改变加工工具和工艺。加工时,工具总是跟
被加工物直接接触的,因此不可避免地存在着刀具磨损和工件变形等问题。
电加工技术出现后人们逐渐采用电火花、电子束等等离子体和激光加工技
术。加工时,工具不是坚硬的刀具,而是电子流、离子流和光子流,可以“以
柔克刚”。其中最有前途的可算激光加工。
激光加工的原理并不复杂,和太阳光经透镜聚焦燃烧纸有相似之处,加
工中有的是靠工件吸收激光变热的热效应,热集中在工件表面极小一点上;
在高温下这一点范围里的金属表面即刻熔化,化为一缕青烟。整个过程连续
不断的快速进行,就将工件的表面或小孔加工出来了。也有的除了热效应外,
还加上激光本身能量强大的光的冲力,形成冲击波,冲打工件完成加工。根
据加工的不同要求,供切割、打孔用的激光器必须有输出功率足够强的激光
束,使工件局部气化;如果是焊接,激光的强度就要比较适中,即使材料充
分熔化又不能把材料打穿。
激光加工有一些共同的长处。各种材料,无论多硬、多脆、多韧,都可
以用激光来加工。像钟表里用的宝石,比合金钢还硬。要在宝石上面打一个
针尖大小的孔,以前只能用极细的钨丝沾上金刚砂粉来钻孔、研磨;钻一个
孔要经过七道工序,费时费力。现在用激光打孔,在不到千分之一秒时间内,
就可以打出只有头发丝直径十分之一的微孔。上海一家工厂技术人员经过多
年研究和改进,发展了一种达到国际先进水平的激光加工技术。用激光加工,
20 个工人一年可以生产 2 亿粒宝石轴承,速度比老方法快 50 倍,用电量只
有老方法的二百分之一,场地也大大减少。又如,要在直径仅 10 厘米的化纤
喷丝头上打出 1 千个直径为 60 微米的小孔,用机械方法相当费时费力,用激
光打孔方便、迅速,大大提高了功效。由此可见激光加工在工业上应用的巨
大潜力。
激光光点可以聚集到直径只有 1 微米那么大小的一个点,加工量极微,
一次加工量可以控制在 1 微克左右,加工精度很高。同时由于加工时间很快,
工件跟激光束接触的地方,甚至在热量还没有传到邻近区域去以前,加工程
序已经完成了,所以工作不会因为受高温作用发生热形变。科学家曾经做过
这样一次表演:在冰块上放一小粒金属屑,在强大的激光脉冲照射下,金属
屑顷刻化为气体蒸发掉了,而金属屑下的冰块仍旧保持原样,一点都没有融
化。所以激光特别适用于精密、微量加工;它已经成为精密机械加工工业上
的一种重要加工设备。比如激光微形焊接,激光在微电阻上刻划以便调整阻
值,在微电子工业中就是必不可少的。微电子工业上,要在 1 平方厘米面积
的硅片上,制作几十个集成电路,每小块集成电路上还有几十个二极管、三
极管和电阻。集成电路上每一个电阻,每一条引线宽只有 100 微米左右。要
焊接引线,要调整电阻而又不损伤硅基片,只能求助于激光微焊机,激光电
阻修整机。
奇特的是,激光可以通过透明的玻璃,或者透过红外激光的窗口,对窗
口内部的部件进行加工。灯泡里的钨丝断了,用激光透过泡壳就可以把里面
的钨丝焊接起来,使它重新发光。电子管里的零件坏了,也可以用激光来修
理。其原理就是像玻璃之类的透明体不吸收激光,激光通过它们直接传到里
面的加工件上。眼科医院里,医生用激光通过人眼的小晶体去治疗眼底的疾
病,也是同样的道理。
激光在工业上另一个重要的用途是用来作为测量工具。
测量和计量,被称为“工业的眼睛”。可见它们对于工业生产是很重要
的。现在,有了激光,这对“眼睛”就更明亮了。我们已谈过“光尺”,能
用来作精密测长。工业上已经用“光尺”来校验精密螺纹,校验钟表宝石上
微孔直径和圆度,给坐标镗床作精密定位等等。
我们知道,利用激光束的直线性来测距、瞄准、导向等,要比雷达准确
得多。激光制导武器、激光瞄准测距仪都已在战场上使用。在土木工程施工
中,激光的这种特性也很有用。比如挖掘隧道、铺设地下管线等,让掘进机
沿着激光束指引的方向前进,可以使隧道打得又准又直;用激光束作为准绳,
对建造高层建筑,装配大型机器,监视水坝、桥梁的变形等等有很大的帮助。
北京市在建造 100 米高的京西电站烟囱和 380 米高的大气气象塔工程
中,都成功地应用激光束来准直,误差不到 10 公分。又如安装 30 万千瓦汽
轮发电机组,要求误差小于 0.1 毫米,这是一项既费工、劳动强度又大的工
作。采用激光准直方法,大大加快速度,节省了 270 个工作日,施工期缩短
40 天,这就意味着多发电 2 亿多度。
激光还可以用来测距离,测液体、气体的流速,测转速,测间隙,测细
丝直径,测钢板厚度,测高电压、大电流,测微粒大小,测材料表面质量,
测材料的化学成分等等,真是不胜枚举。
巧言妙辩
晏子大智顶范昭
一天,齐国的国都十分热闹,原来齐景公在宫中举行盛大国宴,欢迎强
大的晋国派来的使者范昭。范昭来干什么,用晋平公的话说,就是抛出一颗
探路石,试试齐国的软硬。软,就是缺少战争准备,立即派兵攻打;硬,就
不能轻举妄动。
酒过三巡,范昭忽然甩起袖子,傲慢地说:“来,把齐君的酒杯拿过来!”
齐景公懵了,不明白这是怎么回事儿,但由于害怕晋国,只好连忙把自
己的酒杯递过去。范昭二话没说,一口就把齐景公的酒喝光了。
齐国的宰相晏子一看,这不是在侮辱齐国国格吗?一个使者怎么能随便
抢用别国国君的杯子呢?晏子立即命令侍从:“来,把齐君的酒杯取下,换
上一只!”
于是,范昭的面前又被换成了臣子使用的斛。范昭像挨了一剑,心头难
受,索性装出喝醉的样子,疯疯颠颠地说:“乐师,来啊!给我奏支周朝的
乐曲,我要跳舞!”
晏子忙递过一个眼色,乐师会意,不卑不亢地说:“这一点,还请海涵!
我从未奏过周乐!”
范昭一下子蔫了,怏怏而退。
范昭走后,齐景公担心地说:“相国这么做,惹恼了晋国,岂不要招来
大祸?”
晏子满有把握地说:“不!范昭绝非野蛮之辈,他是有意以野蛮的行为
来试探我们,今天我顶了他,正是让他不敢轻视齐国。”
果然,范昭这时正在路上嘀咕:“看来,要打齐国非碰钉子不可。看晏
子这股劲头,齐国一定有依恃,肯定不好对付。”
子贡纵横说列国
田常要在齐国作乱,但惧怕鲍晏,因此要发兵征伐鲁国,以分散大臣们
对内政的注意力。孔子听说后,对他的弟子说:“鲁国是我们祖宗坟墓的所
在地,你们谁去制止齐国的攻伐呢?”子路请求出使齐国,被孔子制止了;
子张、子石提出要求,孔子也不同意。子贡请