为什么激光可以监测环境污染

 环境污染是 20 世纪人类生产活动中遇到的一个严重问题,环境的变化会对政治、经济和社会各方面都产生影响。所以世界各国都十分注重环境科学研究和环境保护工作。在这些工作中,准确地监测环境中存在的污染物质以及它们的分布,又是一项非常重要且有意义的事,比如 CO、CO2、NO、O2 和卤化氢等,它们在大气中的含量并不高,但是对人体健康却有很大的影响,而且,这些物质的含量对于气候变化也有影响。据科学家研究分析,在菲律宾发生的火山爆发,喷发出来的灰尘和 SO2 气体对海拔 30 千米上空大气都有影响,发现由于光化学反应过程,二氧化硫会转变成硫酸,硫酸水溶液滴可在大气中保存几年,从而导致地球大气的能量平衡、气候和臭氧层的变化。过去测量大气中污染物质的方法一般都以化学分析为基础,要花比较长的时间才能完成一个地区的测量工作,而且测量灵敏度低,也不能做到实时鉴测。当今,科学家采用激光技术进行环境监测工作。因为用激光可以精确地测出人们周围环境中各种污染物质成分,它们的含量以及在空间的分布,测量灵敏度可达 0.1ppm(百万分之一);而且对大范围空间的污染物可以一次完成测量,完成的时间比较短,还可以进行实时监测。用激光进行监测的主要方法有激光拉曼散射测量法、激光共振荧光测量法和激光米氏散射法等。使用的测量仪器主要有激光雷达、激光拉曼散射谱仪和激光荧光光谱仪。激光雷达能够以三维图像监视城市大气中的一氧化二氮、二氧化氮、二氧化碳及臭氧分布的二维和三维图像。利用得到的图像人们就可以了解城市环境污染物质的排放和排入情况。为了能够在大范围内快速完成测量工作,也可以把激光雷达放在飞机上。在 1992 年,由欧共体和德国政府资助的欧洲北极平流层臭氧监测实验组,就采用机载激光雷达,通过测量臭氧的密度和气溶胶的背向散率,收集了北极上空 12.5~24.5 千米高度的大气成分分布,发现了极地平流层的云层在极地平流层臭氧的衰减中起了重要作用。利用机载激光雷达可以很灵敏地测量出大气中气溶胶的分布,也能够快速地获得地球界面以内和以上至 4 公里高度上的水蒸气分布情况, 这些测量结果,对于气象研究分析是很有用的。另外,利用激光雷达还可以探测在江河、湖泊和沿海水域中的污染物质。通过测定激光束在穿越大气时被大气污染物质、气溶胶粒团散射回来的光信号(称为回波信号)的退偏振度,也可以鉴定大气污染源。因为,激光束在大气中传播的过程中,与大气污染物质分子、大气中的气溶胶团粒、大气湍流等相互作用,将引起激光束的振幅和相位发生随机变化,所以,在激光回波中包含有待测的大气区域中的各种信息。通过对回波信号的分析,人们就能获得大气中污染物质、大气变化等各种信息。这种工作目前科学家正在研究之中。 

为什么激光可以制造纳米材料
 直径小于 100 纳米的颗粒材料(通常又称纳米材料),它在光学、热学、电学、磁学、声学、化学等各方面的特性,都明显优于块状材料, 利用这种材料可以制造出比块状材料性能更为优异的元件。比如,用纳米材料制成的磁记录器,......
为什么激光可以制造高温超导薄膜
 在光学元件的表面,一般都镀有一层光学薄膜,目的是改善它的光学性能。如镀上高反射率膜,就可以提高元件反射光的能力;镀上增透膜就可以减少表面对光的反射能力,而增加光束透过元件的能力。薄膜更是现代微电子器件制造的基......
为什么可以用激光查找劣质产品
 市场上出现次品及不合格产品,很可能是生产厂家的检验产品工作不完善。因为产品检验工作是判断产品好坏的“眼睛”,产品名牌生产厂需要一双明亮的“眼睛”帮助它们找出“坏产品”,以维护它们产品的好名声。可是,现实中许多......
现代科学技术为什么离不开精密工程
 随着科学技术的不断发展,人们对于各种电子器件、机械零件,以及许许多多重要制品和部件的精密度的要求也越来越高。譬如像日常接触到的录像机里的录像头、激光唱片等等,都是需要用精密工程技术加工制造的产品。需要用精密工......
为什么激光能做雕刻刀
 雕刻是大众喜欢的一种艺术,它可以在木板、竹片、玻璃、陶瓷、皮革、石板等材料上刻图案,也可以在古建筑物的门窗、客厅屏风上雕刻作品。从前,雕刻常常是用刀来完成的,现在有一种新方法,是用激光刀来雕刻。激光雕刻刀是一......
能用激光切割染色体吗
 激光可以用于染色体的切割,因为激光的空间相干性好,亮度高, 聚焦起来的激光束有能力从 DNA 分子上切下基因,以及把基因焊接到 DNA 分子上。1986 年,德国科学家用激光成功地进行了淋巴细胞染色体的切割。我国科学家用氩离......
为什么锻炼能使肌肉发达?
一个人平时的肌肉活动强度小,需要的能量和血液循环也少。经常锻炼能使肌肉中的毛细血管大量开放,加快新陈代谢。肌肉从血液中得到丰富的营养物质,使肌肉纤维组织变粗,这时看上去人的肌肉就显得粗壮发达。......
为什么久坐久站脚会发麻?
一个人连续坐上几个小时,双脚会发胀。与久坐相比,长时间站立不动就更不行了,不消一两个小时,两只脚就发胀,时间再长些,足背还会肿起来。原来,人体内的水分含量极高,这些水分在体内不断流动,保证了血液循环及各种新陈代......
为什么奔跑时心脏会剧烈跳动?
一般人的心脏都能根据机体的需要而改变血液的输出量,需要量大时,血液在全身循环的速度大大加快。心脏是依靠什么力量使输出量增加的呢?主要是采取两种办法:一为加快心脏跳动;二为增强心脏的收缩力。当做跑步、登山等剧烈运动......
为什么男子会长胡子?
为什么男子会长胡子而女子不会呢?这与人体内性激素代谢有密切的关系。一般来说,青春期后的健康男性都会长胡子,最初柔软稀少,以后逐渐变得粗硬稠密。现代医学发现,这时候男子体内分泌出较多的雄性激素使毛发又黑又粗,胡子......
为什么碰伤的皮肤处会有乌青块?
乌内青块,是皮肤血管破裂引起皮下溢血的结果。皮肤里血管非常多,血管的特点是管腔细小而管壁薄。这些小血管是经不起外界压力的。如果跌一跤只是臀部着地,一般不会发生乌青块,因为臀部皮下脂肪多,缓冲作用大。如果小腿前面......
为什么人走路时手脚左右交错摆动?
人们走路之所以要手脚左右摆动,就是为了保持身体的平衡,走起路来也非常省力。看到运动员在跑道上飞奔时,他们的手脚快速地左右交替摆动,克服前进的阻力,速度才能加快;否则,他们手脚摆动成一顺,那是绝不可能取得好成绩的......
为什么人吸进氧气,呼出时变成了二氧化碳?
人体中有一个专门负责气体交换的器官,它就是肺脏。当氧气被鼻孔吸入便进入到气管。气管笔直向下,然后分为左右两根支气管,分别埋藏在左右两肺之中。支气管会不断地细分,产生无数极细微的分支,每一根细支气管末端都连接着几......
为什么有的肌肉不休息?
人体中有些肌肉是不能休息的,心肌就是这样的肌肉。心肌是最勤劳的肌肉。它从人类诞生的第一天起,就开始有节奏的跳动着,从不休息,永不停顿,直至死亡。如果按心脏每分钟跳动75次计算,一个人活到70岁,心肌大约要收缩扩......
为什么红细胞有免疫功能?
人体免疫系统能识别、排除细菌或病毒及自身衰老变性成分等“异己物质”,使人体维持稳定的生理平衡。免疫系统有细胞免疫和体液免疫两类。红细胞的免疫功能,既不同于两者,但又有联系。红细胞是血液中运输氧和二氧化碳的主要工......
为什么称白细胞为“人体卫士”?
人体内的白细胞是与疾病做斗争的“卫士”。有的白细胞能识别细菌等能引起疾病的微生物,并且提醒身体它正在遭受的侵害;有的白细胞则含有与疾病作斗争的化学物质;此外,还有一些白细胞能包围和杀死人体内的有害微生物。......