激光都是可见光吗?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-03-03 12:17:10

本文讨论了激光的产生原理以及分贝在声学中的应用,同时解释了滚烫的铁锅遇冷水不炸裂的原因。

激光是受激辐射光放大的简称,那么除了可见光,其他波段的电磁波是不是也能产生激光呢?

分贝的应用领域很多,在不同领域里的定义也不完全一样。当然,不同定义背后的逻辑是类似的,都是把一个物理量与基准值的比值取对数。我猜,问题想问的是衡量声音响度时的分贝。衡量响度的物理量是声强级,它的单位是分贝。

所谓某个地方的声强级,就是指这个地方的声强(或者叫功率密度)与参考强的比值取对数再乘10,它的数学表达是,其中就是参考声强,是人的耳能分辨的最弱的声音强度。如果某个时候声强==,这时就是0分贝;如果=,对应的声强级就是120分贝。研究发现人的耳对声强的敏感度大约成对数关系——声强每高十倍,人的耳感受到的声音大一倍,因此声强级使用对数。而前面的系数10,则是为了使用方便——声强每高十倍,分贝数加十。

除了声强级,我们还可以用声压级来定义声音响度,声压级的单位也是分贝。它是以声压(或者说声音波动的振幅)做物理量来求比值的,前面的系数也相应变成了20。这是分贝的另一种定义,这两种定义并行,但似乎前一种更常用。

钢铁器件的开裂是由冷却过程中内应力引起的,这里的内应力可分为热应力和组织应力两种。热应力是钢铁器件在冷却过程中,内外层冷却速度的不同造成温度不同,以至于热胀冷缩的程度不同引起的。组织应力是器件在冷却过程中,由于内部组织转变时间不同而引起的。两种应力相互叠加,当应力达到某一临界值,就会产生形变,出现裂纹。

在这里以低碳铁材质铁锅为例,在生活场景中,普通家用燃气灶烧铁锅中温度在200-300℃之间,根据铁-碳合金相图可知,钢在这个温度区间不发生组织改变,所以产生组织应力可以忽略。再者低碳钢的导热系数较大,与冷却介质水进行热交换的速度快,从而内外层温差小,热胀冷缩引起的热应力达不到足以发生裂开的临界值,故滚烫的铁锅遇冷水不炸裂。

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