大有作为的光压

包围在地球周围的大气层对物体都会产生一定的压力，这就是大气压。我们常常接触到的阳光和灯光，也能对物体产生压力，这一点有的读者可能就不太熟悉了。其实，一百多年前，科学家就发现光波对被它照射的物体能产生压力，这就是“光压”。

我们平时接触的普通光源发光强度不高，对物体产生的压力非常微小，人的感觉器官很难察觉出来。

“捉住光压”的人

世界上第一个用实验方法显示出“光压”的科学家，是前苏联的M·H·列别捷夫。1909年，列别捷夫在莫斯科实验室，用的仪器是悬挂在细丝下的悬垂体，在悬垂体的两边固定着一些又薄又轻的小翅片。悬垂体一边的小翅片涂成黑色，另一边则是光亮的。悬垂体放置在抽成真空的容器里，然后用光学系统把弧光灯发射出来的光束聚焦后照射到悬垂体的小翅片上。由于悬垂体两边的小翅片明暗不同，一边反射光，另一边不反射光。在光压力的作用下，悬垂体两边受力不平衡，因而发生扭转，从扭转角度的大小便可以量出光压力的数值。实验测得的压力值和科学家用公式计算出的数值相符合。

推动宇宙飞船

光对被照射物体所产生的压力虽然很微小，但是，科学家们早就把眼睛盯在“光压”上，打“光压”的主意了。七十多年前，伟大的宇航之父齐奥尔科夫斯基说过：“可以利用薄膜做成巨大的镜面，靠太阳光的压力推动它在宇宙中向前飞行。”这是开发利用“光压”最早的，也是极富有真知灼见的设想。大家知道，为了获得前进的动力，宇宙飞船都必须安装推进器，还得携带大量的燃料。宇宙飞船上装载的燃料非常昂贵，每一吨燃料要花掉500万美元。同时，燃料又是飞船的“累赘”，携带大量的燃料，增加了飞船的重量，使飞船变成庞然大物，大大提高了飞船的发射成本。

如果宇宙飞船不用推进器，不带燃料，利用太阳光的压力在太空中飞行。那么，太阳光的光压有多大呢?据科学家计算，在距离太阳一个天文单位(即太阳到地球的距离)的位置上，在一平方米的面积上。太阳光可以产生0．001克的压力。由此可见，要设计没有推进器、不带燃料的宇宙飞船，并不是异想天开．更不是企图制造永动机。宇航科学家设想，当用“太阳帆”代替推进器的阳光宇宙飞船被送上太空以后，安装在飞船上的“太阳帆”随即张开，只要它的面积足够大，太阳光就会在这个帆面上产生足够大的压力，推动着飞船朝着人类期望的方向飞去。

这种以太阳帆为主体的“光帆”宇宙飞船，在开始阶段飞行的速度是很低的。但是，阳光产生的推力是持续不断的，它不断地推动着太阳帆，使它不停地加速。另外。太空中基本上是真空状态，因此，宇宙飞船速度将不断提高。美国新设计的一个面积大约有800平方米的太阳帆，在离太阳一个天文单位的位置上，加速度是1毫米／秒0，一个月后，这个太阳帆的飞行速度可以达到2．6×103米／秒。太阳帆宇宙飞船除了应具备一般卫星应具备的测控、通信等系统外，还应具备帆面支持机构、帆面展开机构和舵翼导航系统等。

1994年2月4日，俄罗斯科学家在“进步”号宇宙飞船上，成功地进行了一次代号为“旗帜”的人造月亮的试验，把一个直径为22米的太阳帆反射镜放置到离地球350千米的太空中，反射太空中的阳光，先后照亮了里昂、日内瓦、伯尔尼、慕尼黑和俄罗斯北部地区的夜空。

这个太阳帆用镀铝塑料薄膜制成，塑料薄膜的厚度只有5微米(1微米是百万分之一米)，这只太阳帆的重量只有26千克。这是人类第一次用太阳帆做实验。这表明没有推进器、不带燃料的太阳帆宇宙飞船，在不久的将来将会飞向茫茫的太空。

神奇的“光镊子”

令人感兴趣的是，光压不只是在宇航事业上大显身手，在人们的日常生活和生产中也能派上用场。

大家知道，镊子是用来夹小东西的工具。钟表师傅摆弄手表元件，外科大夫和护士给病人上药及换药，都会用到镊子。常用的镊子是用金属或竹子做成的，它们给人类的生产和生活帮了不少忙。可是它们的能力都是有限的，一些体积很小的物体，用一般的镊子是无法夹起来的。科学家们经过不断努力。发明了由一种光束操纵的“光镊子”。

光镊子是用光束来夹东西的，它能夹住原子、分子、细胞和细菌等极微小的东西，弥补了普通镊子的不足。光镊子能夹住极微小的东西，是光压作用的结果。

激光器发明以后，人们能够获得输出光强极高的光束，观察光压力当然也就更方便了。用这样的光束照射物体，对物体产生的压强高达lO万个大气压。用功率1瓦的激光束聚焦成直径1微米，然后照到细胞上，可以在细胞上产生0．3克的力。这个力比细胞本身的重力大一百倍。因此，这束光有足够大的力量来移动或夹住这个细胞。

科学家现在可以用一束氩离子激光束和一束氮氖激光束做成的光镊子捕捉、移动、转动长度从O．5微米到1．5微米的细胞。科学家预言，这种光镊子在生物学、医学、原子物理学和分子物理学中将发挥十分重要的作用。

(责任编辑　杨剑鸣)

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