物理知识小百科—为什么可以在纯净的空气中看到激光

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我们知道，在纯净的空气中普通光如果没有直接射入人的眼睛，则人就不能看到光束，而激光则可以看到。这是什么原因呢?有人说，那是由于空气是有杂质而产生的散射现象，也有人说，那是空气中存在着气溶物质而产生的丁达尔现象。那么到底是什么现象呢?

先说丁达尔现象说。丁达尔现象发生于胶体中，不是胶体则没有这种现象。当然胶体包括液体胶体和气体胶体。但到上海经常可以看到五颜六色的激光束照射在天空，而天气可不都是一样的，有时是阴天，但有时可是晴天!显然，用丁达尔现象来解释是说不通的。

再说杂质散射说。普通光束通过有大量杂质的空气时，当然可以看到光束的传播线路，但激光也可以，二者并无区别。而对于纯净的空气则不同：激光束可以看到，而普通光束则看不到。因此可以说，这不单纯是杂质的散射。

实际上，激光束也好，普通光束也好，都可以在纯净的空气中发生散射现象，看起来说，空气分子对普通光束和激光都有散射作用，象太阳光进入地球大气后，我们在晴朗的天空看到的不是黑暗，而是美丽的蓝天，这美丽的蓝天就是由于地球大气对于太阳光的散射结果。

那么，为什么激光束可以在纯净的空气中能够看得到，而普通光束怎么看不到呢?这是由于，正常人的眼睛要看到光，光进入人眼的强度必须要达到一定的值，这一点与听觉一样。当光的强度(平常说的亮度)小于这个值，则正常的人是看不到光的。而普通光(如太阳光)，本身强度就低，光束的横截面又小，这样经过纯净的空气散射后，能够进入人眼的光子数就过少，相应地亮度常常是低于正常人眼的可视域值，因此，普通光经过纯净的空气散射后正常人眼看不到光束;而激光由于能量集中，亮度大，经过纯净的空气散射后就有大量的光子进入人眼，使进入人眼的光亮度大于可视域值从而使正常人可以看到在空气中的激光束。但即使激光束，如果能量太小(如街上买的5mW以下的玩具激光灯)，照射在空气中，人眼同样看不到。

再说，在含有杂质的空气中，普通光束可以看到的的原因，那是由于，空气的大量的杂质的颗粒直径大于空气分子直径，它们对光散射能力要比空气分子大得多，这样同样强度的光在这含有大量杂质的空气的散射效果就要大得多，因此就有更多的光子经过散射后进入到人的眼睛，从而使人看到到光束。

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