Phillipa -我今天的任务是找出CD播放机的工作原理。我知道CD里有激光，但我不知道它到底是什么。让我们问问卡迪夫大学的露西·格林。激光和普通光有什么区别?
露西:在激光中，所有的光波都以完全相同的方式和方向运动。在正常的光线下，光线来自四面八方。所以激光并不是一种不同的物质，它只是所有的物质都向着同一个方向运动。由于光线以这种特殊的方式排列，它允许你非常直接地将光线指向某物。它可以用来在演讲中指出信息，甚至可以用于非常精确的激光眼科手术。
CD播放机里的激光是怎么工作的?
露西:激光，实际上代表的是受激辐射的光放大，它确实像锡上写的那样。你有原子的来源，你通过电流激发它们。当原子被激发时，它们会通过发光失去能量。所以在激光中，你有一个原子源，它们都集中在一个小区域里，你激发它们。所需要的只是一个原子自发地移动到一个更低的能量，并发出一个光子。那个光子可以和另一个原子相互作用，使那个原子发出另一个光子。现在你有两个光子。这两个光子可以继续激发另外两个原子，发出更多的光。这是一个链式反应，其中一个光子引起另一个原子发出一个光子。所有的光都被困在一个腔中，但当强度足够高时，它可以穿透一部分腔，这时你就得到了柱状激光束。
爱因斯坦对激光发明的贡献是什么?
露西-爱因斯坦对激光的发明有两方面的贡献。首先，他让我们以一种完全不同的方式思考光:他让我们把光想象成一种波，而不是一种能量包，或者光子。其次，爱因斯坦研究了大量原子是如何协同工作的。他意识到可以使受激的原子发出光子。他还意识到光子可以迫使另一个原子发出另一个光子，以此类推。
Phillipa -现在我明白了激光的物理原理，我还需要知道什么?剑桥大学工程系的Julian Alwood报道。
当任何机器记录声音时，它必须将耳朵经历的声波转换成某种可以重现的形式。很难想象空中的波浪，但当你站在码头的尽头时，你已经习惯了看到波浪和水。有时，当你站在码头下面时，你可以看到一个标尺，它显示了潮水的高度。如果你想象一个海浪冲进港口的墙壁，你看到它到达的地方在尺子上上下起伏，那么这就是对海浪的测量。当我们录制声音时，我们试图做同样的事情。我们试图记录海浪有多高，尽管在这种情况下，它是空气中的压力而不是水的运动。当爱迪生发明了第一个录音装置时，他实际上是把声波通过一个小号，使一个隔膜振动，然后使一个小针振动，他把这些声音记录在锡上的记号上。过了一段时间，它变成了长时间播放的黑胶唱片。这里面有一个轨道。轨道上的振动是空气中波动的一种表现。 The problem is that if any dirt gets into the track then you hear that as well. This makes it very difficult to get a pure recording, which is why we now use digital recording most of the time. A digital recording is just like standing by the ruler on the harbour wall and writing down the numbers at regular intervals so that you can recreate the wave.
Phillipa -如果你把一张CD放在明亮的灯光下，你可以看到上面有各种不同颜色的光。为什么会这样?让我们连线伦敦大学学院的Sally Day博士。
莎莉:CD本身是塑料做的，上面有一面像镜子一样的铝。你可能在普通镜子的边缘看到过很多彩虹色。这是由于光线像在棱镜中一样被分裂。CD表面的线条可以打破镜面，创造出所有的颜色。
Phillipa -如果你仔细看CD的背面，你可以看到那些线条一圈又一圈。它们是干什么用的?
莎莉:在每条线上都有很多很多的小点，这些小点表明铝在不同的区域要么稍微厚一点，要么稍微薄一点。这些不同的区域意味着光在有点和没有点的地方反射的稍微不同。整张CD上布满了点和没有点，这就是所有的信息。
朱利安-这些点被放在圆盘上的一个长长的螺旋槽里，如果你把它解开，这个槽有3.5英里长。这些小点确实很小。如果它们在上，则代表和1，如果它们在下，则代表和0。
莎莉:所以一张CD上有很大的空间可以放0和1，它实际上可以存储60亿比特的二进制数据。
Phillipa -这一定是激光进来的地方。
朱利安:当你把CD放入CD播放机时，光盘开始旋转，激光照射到CD的底部。信息存储在CD上非常非常小的区域，这些区域的宽度只有人类头发宽度的千分之一。你可以把激光精确地对准这一点。光被反射回一个小探测器上。然后探测器探测到一些光或没有光，这取决于它是零还是一。读取CD的计算机能够数出其中的1和0，并将它们转换成数字，这些数字就是港墙标尺上的高度。在16个数字之后，它已经建立了一个足够大的数字来准确地描述波浪;实际上是标尺上的高度。每一个都代表了每四万四千分之一秒一次的波的高度。计算机的电路将其转换成电压。然后电压被传递到扬声器，在那里它通过磁铁转换成扬声器锥体的运动。 In effect, the number describes the placement of the loud speaker cone, and that directly recreates the wave that hits your ears.
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