LED灯,也被称为发光二极管,几乎每个家庭都在使用,因为它们比其他灯泡更节能、更明亮。LED 让人们的生活更加丰富多彩。从 LED 壁纸等有趣的设计到钟面,LED 已融入人们的日常生活。LED 的工作原理是使用半导体,即在铜线等良导体和玻璃等绝缘体之间导电的材料。 这些半导体设计有孔,当电子通过电流穿过电子空穴时,它们会通过光子或光粒子释放能量。这种光的颜色由半导体内孔的大小决定,只有部分 LED 使用了量子技术。 LED 中的量子技术在电子释放光子时发挥作用,它们的量子态会降低。这使得 LED 整体上更加节能。图1 | LED(来源:bioselettronica)LED 不仅用于家庭照明,还用于数据通信,例如用于听音系统。除此之外,LED 还用于通过光纤电缆发送数据,甚至被用于检测生命。美国陆军研究实验室(ARL)正在利用紫外光谱中的LED来诱导不同的生物体的荧光,如藻类荧光试验。LED还用于纹身,当 LED与纹身墨水同时注入身体时,这些纹身就会亮起来。有几家医疗公司正在研究这些纹身的医疗应用,包括血糖检测仪,或协助其他监测。但美国食品和药物管理局(FDA)还尚未批准这些设备。 LED 的未来看起来很有趣,一些公司正在开发可以检测和吸收光的 LED,这些被称为“纳米棒”(Nanorods)”,然后通过使用量子传感器来观察和检测光。未来,时间会证明 LED 技术到底能有多先进。
2. 激光
与 LED 一样,激光(Lasers)也利用了量子物理学的特性。根据福布斯杂志的一篇文章,当具有高能级的原子与具有精确波长的光子相互作用时,激光就会工作,然后使原子发射与第一个光子完全相同的第二个光子。在这里,原子的量子态随着它们发射光子而降低。如此循环,便会产生激光。图2 | 激光(来源:Autodesk)虽然激光在演讲厅中很常见,但激光还有许多其他应用。从军用武器,枪支瞄准器、到显微镜,激光无处不在。无论你是扫描杂货、在宠物的项圈上刻标签、玩激光游戏,还是用激光场(laser field)抢劫银行金库,所有这些都涉及激光。研究甚至表明,科学家可能会使用高功率激光来诱发降雨和闪电风暴。如果可能的话,这将有助于解决世界各地的干旱和洪水灾害。