鉺
在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中鉺扮演著關鍵的角色,因為它可以使一束光在光纖中得到放大而不必轉化成電信號。一束微弱的光脈沖經(jīng)過光纖到達纖維玻璃中含有少量鉺雜質的截面。在這個摻雜鉺的截面中,光脈沖比它進入時明亮得多——在光纖內(nèi)部發(fā)生了徹底的放大;脈沖沒有被攔截,它比進入時變得更強了。
當然,當你在結束時獲得的能量比開始時多的話,則額外的能量必定來自某處。(任何不是這樣講的人很可能是要向你推銷某個東西,無論是什么東西都不要買。)
為了操作這個被稱為摻鉺光纖放大器的裝置,首先必須用激光將能量注入摻鉺光纖中。該能量以將電子提升到高能激發(fā)態(tài)的形式儲存在鉺原子中。被捕獲的能量停留在那里,直到一束具有合適波長的光脈沖通過,從而觸發(fā)這些電子回到基態(tài)并將儲存的能量以光的形式釋放出來。
這一過程稱為受激發(fā)射,也是激光的工作原理(激光“laser”一詞是由“light amplification by stimulated emission of radiation"中各單詞的第一個字母組成的縮略語,意思是“通過受激輻射而產(chǎn)生的光放大”)。最為重要的是,以這種方式發(fā)射的光與激發(fā)其發(fā)射的光的傳輸方向總是相同的,因此,添加的光與輸入脈沖集合在一起并從前端出去,而不是朝著脈沖進入的方向折返。
激光以及相關的光學器件躋身于迄今所有發(fā)明中最普遍使用的和最有用的設備之列,這使得最終在寫到銩的時候只有讓人更加失望。
銩
《大自然的積木》(Nature's Builing Blocks)一書的作者、元素題材的杰出作家約翰·埃姆斯利(John Emsley,英國倫敦大學教授、化學家和科普作家)將銩稱為“最不量要的元素”。這話說得很重,有誰會支持銩?它只是另一種稀土元素,可與其他元素在化學上發(fā)生互相交換且儲量遠遠談不上不豐富。和鑭(57)和鈰(58)一樣,銩可以用來制造打火機的火石、價格更高且難以提純——所以何必費這個事?
但是作為一種元素,無論它多么不起眼、無論將它稱為徹底無用的做法是多么吸引人、總會在某個地方有某個人支持它。
在設計一個高強度的弧光燈的時候,你會在電弧管中添加元素的混合物來形成它所發(fā)出的光的光譜——顏色。例如,鈧(21)之所以被普遍使用是因為它能提供范圍寬廣的光譜線、制造出漂亮的白光。
在生活中、銩主要用來發(fā)射范圍寬廣的綠色發(fā)射線,這個范圍的光譜不容易用其他元素來產(chǎn)生。雖然大多數(shù)人甚至從未聽說過銩,但如果沒有它,全世界的燈光設計師都會失迷失方向。
在1879年被發(fā)現(xiàn)以后,銩一直非常罕見并且難以從其他更為豐產(chǎn)的稀土元素中分離得到,直到80年后才真正可能通過商業(yè)渠道買到它。甚至直到那時,之所以能得到它只是因為一種能夠分離所有稀土元素的新的有效方法得到了完善。(在第59號元素鐠這一部分,描述了用溶劑提取法分離大量相當純的稀土元素。用離子交換法可以得到非常純的樣品,但費用較高。)
現(xiàn)在能以相當合理的價格買到銩,并且其價格會一直保持合理,直到某個人發(fā)現(xiàn)一個需要消耗比弧光燈所需的微小量更大量的銩的新用途。那時,銩的價格會因為它的稀少而沖破房頂。
另一個種類的光來自下一種元素鐿。