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雜談雷射筆

2019/8/7 — 10:41

所謂雷射,全名是受激發射的光放大 (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation),雷射的形成,是因應外來介質,處於基態(平常狀況)下的原子外圍的粒子(電子),碰到電荷放電等激發來源,而達到高能階躍遷的狀態,並經過反射鏡間,即二塊全反射及一塊半反射的鏡來回反射,產生一致的頻率、相位及運行方向,形成了所謂的共桭,達到光的增益,形成激發而放大了的光,就是雷射,而形成雷射的產生器就是光量子放大器。

一般來說,增益了的光能量是很大的。不過,如果沒有聚焦透鏡的干涉,反平方定律是仍然適用於激光器,反平方定律指的是光點源按照距離的球面平方,反比而下降,假設光源平方分佈在球面上(球的面積是4 π r² ,那球面的就是 r² ),當光束傳播時,該光點的半徑(稱為w)線性增加。面積就是光點的半徑乘以球面π X r² ,距離越遠,光的物理量及強度就因為光的球面積增加而下降。 而與一般光的的常數( r² )比激光的常數比較大。

一般天文學及愛好者所使用的,是半導體泵浦固體雷射(DPSS Laser),它的好處是長壽命而低消耗,可延長電池壽命,穩定性能高,光束效果也穩定。光點源可在倍頻後產生532nm的綠光,晚上因為瑞利散射(Rayleigh scattering)也可以看得十分清楚。根據FDA,他們認可激光的四個主要危險類別(I至IV),包括三個亞類(IIa,IIIa和IIIb)。等級越高,激光越強大,如果使用不當,造成嚴重傷害的可能性就越大。 而一般DPSS都是屬於IIIa及IIIb類別。即直接觀察直線光束成的直接眼睛危害,如果有光學輔助設備,如透鏡,則會令傷害皮膚。我們考慮IIIb類別功率(5–500毫瓦/mW)的DPSS對於眼睛及人體造成傷害時,要先明白這些產品其中除了激光筆之外,還有坊間的小型激光短焦投影器。

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反平方定律的條件下,激光束隨距離變寬,球面面積愈大。隨著光束功率在越來越大的區域上擴散,進入瞳孔的光量減少,能量也減少。在此前提下,只要人體遠離短焦激光投影器及激光筆到一個安全的位置。就可以免於身體的傷害,再者,如果激光照射到非平滑的粗糙面,令光線無序四周反射(diffuse reflection),能量就更分散,基本上不會對眼睛造成傷害。我以IIIb類別最大功率,即500mW來計算,眼睛安全距離(NOHD)為158.1米(理論上)。而在實驗室條件下直視不動(少於一秒)做成視綱膜破壞,最少要有50米距離(ED50),而且概率為50%。而且這種微小的變化可以癒合,就像微小的皮膚被割傷,和輕微燒傷,是可以癒合的,沒有任何不利影響。雖然如此IIIb類激光可能會導致駕駛者,飛行員分心,阻礙他人集中注意力,眩光的風險,但如果是在遠處使用,不可能導致受襲擊(assault)的結果,雖然揮拳,揮棒或是以刀械揮舞,在法律定義上已經是普通襲擊,但是根據普通法的定義,「普通襲擊」罪即「被告的動作致使受害人意識到即時和不合法的人身暴力,而被告是有意或罔顧後果地作出這種行為的。」(Any act that intentionally or recklessly causes another to apprehend immediate and unlawful personal violence.),而當使用激光筆是否足以令警員意識到,警員有可能遭受「不合法的人身暴力」,而且藏攻擊性武器需證明意圖是令他人遭受「不合法的人身暴力」,除非有人可以證明他有意對他人直射的意圖,或是可以證明他有意圖違反《公共巴士服務規例》(第230章第35條13A)等罪行,包括故意阻礙或妨礙巴士司機或任何獲授權的人,或故意分散他們的注意力等罪行,或根據《侵害人身罪條例》36條B,即阻礙警方執行職務(但不應是瑣碎、無聊的阻礙),才構成對於觀星筆持有者之合理懷疑。(注意 : 有關詳情,需要法律界專員人士澄清,不能以個人見解作為任何正統的法律意見。)

有關激光安全信息,可參考網址如下 :
https://www.lasersafetyfacts.com/calculator.html

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