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Las fuentes de luz ordinarias emiten luz en todas direcciones. Para hacer que la luz emitida se propague en una dirección, es necesario instalar un cierto Dispositivo de condensación en la fuente de luz. Por ejemplo, los faros y reflectores de los automóviles están equipados con reflectores con un efecto de concentración, de modo que la luz radiada se recoge y emite en una dirección.El láserEmitido por el láser se emite naturalmente en una dirección, y la divergencia del rayo es extremadamente pequeña, solo alrededor de 0.001 radián, que está cerca de paralelo.
El color de la luz está determinado por la longitud de onda (o frecuencia) de la luz. Ciertas longitudes de onda corresponden a ciertos colores. La Distribución de la longitud de onda deLa luz visibleSegmento irradiado por el sol es de aproximadamente 0,76 micrones a 0,4 micrones, y los colores correspondientes van de rojo a púrpura, un total de 7 colores, por lo que no se puede decir que la luz solar sea monocromática. Una fuente de luz que emite luz de un solo color se denomina fuente de luz monocromática y emite una única longitud de onda de luz. Por ejemplo, las lámparas de Kriptón, las lámparas de helio, las lámparas de neón y las lámparas de hidrógeno son fuentes de luz monocromáticas que emiten solo un cierto color de luz. Aunque la longitud de onda de las ondas de luz de una fuente de luz monocromática es única, todavía hay un cierto rango de distribución. Por ejemplo, la lámpara de neón emite solo luz roja y su monocromaticidad es muy buena. Se conoce como la corona de la monocromaticidad. El rango de distribución de longitud de onda sigue siendo de 0,00001 nanómetros. Por lo tanto, la luz roja emitida por la lámpara de neón todavía contiene docenas de luz roja si se identifica cuidadosamente. Se puede ver que cuanto más estrecho sea el intervalo de distribución de longitud de onda de la radiación óptica, mejor será la monocromaticidad.
Absorción estimulada (abreviatura de absorción). Cuando una partícula a un nivel de energía más bajo es excitada por el mundo exterior (es decir, tiene una interacción de intercambio de energía con otras partículas, como una colisión inelástica con un fotón) y absorbe energía, pasa a una energía más alta correspondiente a esta energía. Alto nivel de energía. Esta transición se llama absorción estimulada.
El estado excitado en el que entra la partícula cuando se excita no es el estado estable de la partícula. Si hay un nivel de energía más bajo que puede aceptar la partícula, incluso si no hay un efecto externo, la partícula tiene una cierta probabilidad de cambiar espontáneamente desde un estado excitado de alto nivel (E2) A un estado de baja energía. Transición del estado fundamental nivelado (E1), mientras irradia fotones con energía (E2-E1), frecuencia de fotones ν =(E2-E1)/h. Este proceso de radiación se llama radiación espontánea.
En 1917, Einstein señaló teóricamente que además de la emisión espontánea, las partículas a alto nivel de energía E2 también pueden hacer la transición a niveles de energía más bajos de otra manera. Señaló que cuando un fotón con una frecuencia de ν =(E2-E1)/h incide, la partícula también será inducida con cierta probabilidad.
Antes de la invención del láser, la lámpara de xenón pulsada de alto voltaje tenía el brillo más alto entre las fuentes de luz artificial, que era comparable al brillo del sol, mientras que el brillo del láser rubí podría superar decenas de miles de millones de veces el de la lámpara de xenón. Debido a que el láser es tan brillante, puede iluminar objetos a distancia. La iluminancia del rayo emitido por el láser rubí en la Luna es de aproximadamente 0,02 lux (Unidad de iluminancia), el color es rojo brillante y la Mancha láser es visible a simple vista. Si se usa el reflector más poderoso para iluminar la luna, la iluminación generada es solo aproximadamente una billonésima de Lux, y el ojo humano no puede detectarla en absoluto. La razón principal del brillo extremadamente alto del láser es la luminiscencia direccional. Una gran cantidad de fotones se concentran y emiten en un espacio muy pequeño, y la densidad de energía es naturalmente extremadamente alta. La relación entre el brillo de un láser y la luz solar es de millones, y fue creada por humanos.
La energía de un fotón se calcula como E = HV, donde h es la constante de Planck y v es la frecuencia. PuedeVer que cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la energía. Rango de frecuencia láser 3.846 × 10 ^(14)Hz a 7.895 × 10 ^(14)Hz.
Los láseres tienen muchas otras propiedades: primero, los láseres son monocromáticos o de una sola frecuencia. Hay Algunos láseres que pueden generar láseres de diferentes frecuencias al mismo tiempo, pero estos láseres se aíslan entre sí y se usan por separado. En segundo lugar, la luz láser es luz coherente. La característica de la luz coherente es que todas sus ondas de luz están sincronizadas, y todo el haz de luz es como un "tren de ondas". Nuevamente, el láser está altamente concentrado, lo que significa que tiene que viajar una larga distancia antes de que se disperse o convergir.
