光子精灵漫游记（续）

荧火虫的发光细胞中含有荧光素、荧光素酶两种发光物质。它们与ATP及氧气一起反应，在氧与荧光素结合时发生电子转移同时发生能量的变化，释放出荧光光子而发光。荧光光子发出的光是化学光，需要消耗充足的氧气和能量。萤火虫将化学能转化为光能的效率极高，几乎是100%，但目前最好的荧光灯的转换率也只有25%。P.49

海荧发光，它在自身分开的腺体中分别合成荧光素和荧光素酶，当把两者同时喷进水里时就会在水中反应而发光，波长460纳米，光色为蓝色。洋葱根尖细胞、分裂的酵母细胞、白细胞、肝脏或脾脏的线粒体或微体等也会散发微弱的光。P.49

变色龙随机应变的秘密：变色龙色素存在于星形的色素细胞内，在色素细胞外环绕着肌肉纤维，因而具有一定的弹性。色素细胞收缩或放大形成不同种类色素细胞的颜色组合，从而决定了变色龙的肤色。P.51

受到动物变色的启示，人类研制出能变色的服饰。腈纶线能建管变色，用它织成的衣物穿在身上就能随着光源变化而转变色彩；用热敏和光敏燃料的服装能随环境而改变颜色，在昼夜具有不同的效果，也会随着敏感地域的变化而变化。P.52-53

鱼只能看见近处的物体，视力并不好，但在所有动物中，鱼眼的视角最大，大约180度，人们模仿鱼眼制成了一种超广角“鱼眼镜头”，制成的鱼眼相机在军事上应用很广泛。P.55

蝴蝶翅膀的鳞片具有一些列重复的结构——螺旋曲面，当光线照射到翅膀上像棱镜的微小结构时，就产生折射、反射和衍射等，这些鳞片收集太阳光的效率极高。受它启发人们制作出了全新的高光采集效率的太阳能电池。它的奇异结构，还能帮助人们解决热效应和防伪方面的问题。如为卫星设计的犹如蝴蝶鳞片般的控温系统，防伪纸币和信用卡等。P57-58

电子内窥镜可筛查癌变或损伤，激光荧光光谱和拉曼光谱技术成为近年来应用很广的癌症早期检测与诊断技术。P.61

许多生物大分子在一定波长光的诱发下都会发出可见光范围内的荧光。荧光光谱的形状和激发光波长无关，一般荧光辐射的波长比激发光长，测量的荧光频率与入射光的频率不同，可以免去来自激发光的本底干扰。荧光分析诊断仪能检测非典型增生，在基因突变后代谢异常期（即在肿瘤形成的前期，还未形成典型癌细胞组织前）就能够予以鉴别诊断。使用“光活检”技术，能够提早诊断癌症病变6-8年，从而使癌症的早期诊断、前期治疗成为可能。P.63

拉曼（1888-1970，印度物理学家、教育家，亚洲第一位获得诺贝尔物理学奖的科学家）在1928年发现，当光与分子相互作用后，一部分光的波长会发生改变（颜色发生变化），研究这些颜色发生变化的散射光就可以得到分子结构的信息（拉曼效应）P.63

拉曼光谱技术通过测量物质分子官能团的振动模式，得到物质分子的振动光谱。振动光谱反映的是分子的精细结构——振动结构，具有指纹特性。拉曼光谱的特征峰和强度反映了分子振动、转动方面的信息，据此也可以反映出分子中不同的化学键或官能团（鲨鱼不会得癌症）P.64

1960年，美国物理学家梅曼在实验室里获得了一种自然界中没有的光——激光。P.91

白炽灯通电灯丝温度升高形成黑体辐射（即热辐射），激光的产生不是黑体辐射，激光的能量来源于工作物质内部的粒子跃迁（电子跃迁）---受激辐射是激光得以产生的直接原因，受激辐射出来的光子与入射光子完全相同（同态光子）。输入一个光子，受激辐射n次，就得到2n个光子。P.100-101

用红宝石等作激光工作物质，其高能粒子具有较长的寿命，即粒子一旦被泵浦到高能级，就能较长时间停留在那里，不会马上辐射到低能级（亚稳态）。由于亚稳态的存在，在合理泵浦的情况下，就可以让处于高能级的粒子数多于低能级的粒子数——称为粒子数反转---把工作物质放在一个长形腔内，腔的两端，一端安装全反射镜，另一端安装部分反射镜。这个腔镜中主要发生的是光子的谐振，通常将之称为谐振腔。谐振腔还有另外一个作用，就是选择输出激光的方向。P.102

激光存在多个模式，为提高光束的输出质量，就要对模式进行选择——激光选模技术，基模TEM00的光束最好也最稳定。P.105

非线性光学中，一定频率的光入射到介质上，可能通过与介质的相互作用产生二次、三次或者更高次的谐波，还在光谱上产生频率周期分布的光。如，假设有两个光子，频率分别为w1、w2，经过介质后变成一个光子w3，且w3=w1+w2，这个过程称为和频；当w1=w2，w3=2w1，这个过程叫光学倍频，也叫光学二次谐波。同理光学三次谐波，也即光学三倍频。还有差频，当有三个光子入射的时候，它们的作用关系是很复杂的（四波混频）P.109-110

利用非线性光学效应的全光开关和光限制作用可以控制激光的强度；用倍频、和频与四波混频可以实现光频率的转换，从而得到我们想要的波段；在非线性光存储上，现在也有光折射存储和双光子存储两种新型存储方式；在光通信方面，光孤子通信和混沌光通信依旧是研究的热点。P.111

激光器以工作物质来说，有气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体激光器、自由电子激光器（利用自由电子在真空磁场中的周期性摆动产生激光）、X射线激光器（利用原子壳层的电子跃迁产生光子）、光纤激光器（在石英或玻璃光纤中掺入稀土离子，用二极管或其他固体激光器做泵浦源来产生激光）。P.113-114

光纤激光器作为第三代激光技术的代表，具有得天独厚的优势。近期国内外在这方面的研究分几个方面，2009年中国科学院研制的全光纤激光器的输出功率已经超过1000瓦，2013年武汉光谷诞生了我国第一台万瓦连续光纤激光器，成为继美国后第二个掌握激光功率合束核心技术的国家。P.118

2009年华裔物理学家高锟获得诺贝尔物理学奖，他取得了光纤物理学上的突破性成果——计算出如何使光在光导纤维中进行远距离传输，这项成果最终促使光纤通信系统问世，为当今互联网发展铺平了道路，其光纤技术也为激光器的发展带来了新鲜血液。P.119

半导体激光器也叫半导体激光二极管或激光二极管，它以半导体介质为工作物质，通过一定的激励方式，利用电子在能带间跃迁发光，以半导体晶体的自然解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜（非两个反射镜面），组成谐振腔，使光振荡、反馈，产生光的辐射放大，输出激光。其核心部件是由P型和N型半导体组成的PN结管芯。P.120-121

20世纪80年代以来，我国陆续建设了四大高能物理研究装置：北京正负电子对撞机、兰州重离子加速器、合肥同步辐射装置和上海同步辐射光源。P.126

加速器在医疗卫生中的应用促进了医学的发展和人类寿命的延长，放疗是其应用数量最大、技术最为成熟的一种。现代医学广泛使用放射性同位素诊断疾病和治疗肿瘤，临床应用的同位素，2/3是由加速器产生的。P.128

激光通信是以激光光波为载体的通信。依据传输介质的不同主要分为：光纤通信、大气激光通信、空间通信和水下通信四类。P.131

家庭用遥控器的发射部分是一只特殊的发光二极管，它发出的是红外线。将遥控器对准电视机的接收器进行命令控制时，就将控制信息编码调制成红外线发射出去，接收端将光信号接收、放大、解码，得到原先的控制信号，把这个信号再进行功率放大来驱动相关的电气元件，实现无线遥控。P.132

读者感言：活到老学到老，不然即便在所谓的“专业”上，不久连常识都不懂了。