Обычные источники света излучают свет во всех направлениях. Чтобы испускаемый свет распространялось в одном направлении, необходимо установить на источнике света определенное конденсирующее устройство. Например, фары и прожекторы автомобилей оснащены отражателями с концентрирующим эффектом, так что излучаемый свет собирается и излучается в одном направлении.ЛазерИзлучаемый лазером, естественно излучается в одном направлении, а расхождение луча чрезвычайно мало, всего около 0001 радиана, что близко к параллели.
Цвет света определяется длиной волны (или частотой) света. Определенные длины волн соответствуют определенным цветам. Распределение длин волнВидимый светСегмент, излучаемый солнцем, составляет от 0,76 до 0,4 микрона, а соответствующие цвета варьируются от красного до фиолетового, всего 7 видов цветов, поэтому солнечный свет нельзя назвать монохроматическим. Источник света, который излучает свет одного цвета, называется монохроматическим источником света, и он излучает одну длину волны света. Например, криптонные лампы, гелиевые лампы, неоновые лампы и водородные лампы-все это монохроматические источники света, которые излучают только определенный цвет света. Хотя длина волны света монохроматического источника света едина, все же существует определенный диапазон распределения. Например, неоновая лампа излучает только красный свет, и ее монохроматичность очень хороша. Он известен как корона монохроматичности. Диапазон распределения длин волн по-прежнему составляет 0,00001 нанометра. Поэтому красный свет, излучаемый неоновой лампой, все еще содержит десятки красных лучей, если его тщательно идентифицировать. Можно видеть, что чем уже интервал распределения длины волны оптического излучения, тем лучше монохроматичность.
Стимулированная абсорбция (аббревиатура поглощения). Когда частица на более низком энергетическом уровне возбуждается внешним миром (т. е. имеет энергообменное взаимодействие с др. частицами, например неупругое столкновение с фотоном) и поглощает энергию, она переходит в более высокую энергию, соответствующую этой энергии. Высокий энергетический уровень. Этот переход называется стимулированным поглощением.
Возбужденное состояние, в которое входит частица, когда она возбуждена, не является стабильным состоянием частицы. Если есть более низкий уровень энергии, который может принять частицу, даже если нет внешнего эффекта, частица имеет определенную вероятность спонтанно перейти из возбужденного состояния высокого уровня (E2) в состояние с низкой энергией. Уровень перехода в основное состояние (E1), при излучении фотонов с энергией (E2-E1), частота фотонов ν =(E2-E1)/h. Этот процесс излучения называется спонтанным излучением.
В 1917 году Эйнштейн теоретически указал, что помимо спонтанного излучения частицы с высоким энергетическим уровнем E2 могут также переходить на более низкие энергетические уровни другим способом. Он указал, что, когда фотон с частотой ν =(E2-E1)/h является инцидентом, частица также будет индуцирована с определенной вероятностью.
До изобретения лазера высоковольтная импульсная ксеноновая лампа имела самую высокую яркость среди искусственных источников света, которая была сопоставима с яркостью солнца, в то время как яркость лазера рубинового лазера могла превышать яркость ксеноновой лампы в десятки миллиардов раз. Поскольку лазер такой яркий, он может освещать объекты на расстоянии. Освещенность луча, излучаемого рубиновым лазером на Луне, составляет около 0,02 люкс (единица освещенности), цвет ярко-красный, а лазерное пятно видно невооруженным глазом. Если самый мощный прожектор используется для освещения Луны, генерируемое освещение составляет всего около одной триллионной части люкс, и человеческий глаз вообще не может его обнаружить. Основной причиной чрезвычайно высокой яркости лазера является направленная люминесценция. Большое количество фотонов концентрируется и излучается в очень маленьком пространстве, и плотность энергии, естественно, чрезвычайно высока. Соотношение между яркостью лазера и солнечного света исчисляется миллионами, и он был создан людьми.
Энергия фотона вычисляется как E = hv, где h-постоянная Планка, а v-частота. Это можетВидно, что чем выше частота, тем выше энергия. Диапазон частот лазера от 3846 × 10 ^(14) Гц до 7895 × 10 ^(14) Гц.
Лазеры обладают многими другими свойствами: во-первых, лазеры являются монохроматическими или одночастотными. Есть некоторые лазеры, которые могут генерировать лазеры разных частот одновременно, но эти лазеры изолированы друг от друга и используются отдельно. Во-вторых, лазерный свет-это когерентный свет. Характеристика когерентного света заключается в том, что все его световые волны синхронизированы, и весь луч света подобен «волновому поезду». Опять же, лазер имеет высокую концентрацию, что означает, что он должен путешествовать на большие расстояния, прежде чем он станет рассеянным или сходным.