Tärkein ero - tavallinen valo vs. laservalo

Sekä tavallinen valo että laservalo ovat sähkömagneettisia aaltoja. Siksi molemmat kulkevat valon nopeudella tyhjiössä. Laservalolla on kuitenkin erittäin tärkeitä ja ainutlaatuisia ominaisuuksia, joita ei voi nähdä luonnossa. Tavallinen valo on erilainen ja epäjohdonmukainen, kun taas laservalo on erittäin suuntaava ja koherenssi. Tavallinen valo on sekoitus sähkömagneettisia aaltoja, joilla on eri aallonpituudet. Ltoisaalta valo on yksivärinen. Tämä on tärkein ero tavallisen valon ja laservalon välillä. Tämä artikkeli keskittyy tavallisen valon ja laservalon eroihin.

Mikä on tavallinen valo

Auringonvalo, loistelamput ja hehkulamput (volframihehkulamput) ovat hyödyllisimpiä tavallisia valonlähteitä.

Teorioiden mukaan mikä tahansa esine, jonka lämpötila on suurempi kuin absoluuttinen nolla (0K), säteilee sähkömagneettista säteilyä. Tämä on hehkulamppujen peruskäsite. Hehkulampussa on volframi. Kun lamppu kytketään päälle, sovellettu potentiaaliero saa elektronit kiihtymään. Mutta nämä elektronit törmäävät ytimien kanssa lyhyemmillä etäisyyksillä, koska volframilla on suuri sähkövastus. Elektronien ja atomien ytimien törmäysten seurauksena elektronien vauhti muuttuu ja osa energiasta siirtyy atomisydämiin. Joten volframi hehkuu. Kuumennettu filamentti toimii mustana kappaleena ja säteilee sähkömagneettisia aaltoja, jotka kattavat laajan taajuusalueen. Se lähettää mikroaaltoja, infrapunaa, näkyviä aaltoja jne. Vain sen spektrin näkyvä osa on meille hyödyllinen.

Aurinko on ylilämmitetty musta runko. Siksi se lähettää valtavan määrän energiaa sähkömagneettisten aaltojen muodossa ja kattaa laajan taajuusalueen radioaalloista gammasäteisiin. Lisäksi mikä tahansa lämmitetty keho lähettää säteilyä, mukaan lukien valoaaltoja. Wienin siirtymälaki antaa aallonpituuden, joka vastaa mustan kappaleen suurinta voimakkuutta tietyssä lämpötilassa. Wienin siirtymälain mukaan korkeinta intensiteettiä vastaava aallonpituus pienenee lämpötilan noustessa. Huoneen lämpötilassa kohteen korkeinta intensiteettiä vastaava aallonpituus putoaa IR -alueelle. Suurinta voimakkuutta vastaavaa aallonpituutta voidaan kuitenkin säätää nostamalla kehon lämpötilaa. Emme kuitenkaan voi pysäyttää muiden taajuuksien sähkömagneettisten aaltojen säteilyä. Siksi tällaiset aallot eivät ole yksivärisiä.

Normaalisti kaikki tavalliset valonlähteet ovat toisistaan ​​poikkeavia. Toisin sanoen tavalliset valonlähteet lähettävät sähkömagneettisia aaltoja kaikkiin suuntiin satunnaisesti. Myöskään emittoitujen fotonien vaiheiden välillä ei ole yhteyttä. Ne ovat siis epäjohdonmukaisia ​​valonlähteitä.

Yleensä tavallisten valonlähteiden lähettämät aallot ovat monivärisiä (aallot, joilla on monia aallonpituuksia).

Mikä on laservalo

Termi "LASER" on lyhenne sanoista Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Yleensä suurin osa aineellisen väliaineen atomeista pysyy perustilassaan perustilana. Pieni osa atomeista on kuitenkin virittyneissä tai korkeammissa energiatiloissa. Atomien prosenttiosuus korkeammissa energiatiloissa riippuu lämpötilasta. Mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän atomeja on tietyllä viritetyllä energiatasolla. Innostuneet tilat ovat erittäin epävakaita. Niinpä virittyneiden tilojen käyttöikä on hyvin lyhyt. Siksi innoissaan olevat atomit kiihtyvät perustilaan ja vapauttavat välittömästi ylimääräisen energiansa fotoneina. Nämä siirtymät ovat todennäköisyyspohjaisia ​​eivätkä tarvitse mitään ärsykkeitä ulkopuolelta. Kukaan ei voi sanoa, milloin tietty viritetty atomi tai molekyyli eroaa. Lähtevien fotonien vaihe on satunnainen, koska myös siirtymäprosessi on satunnainen. Yksinkertaisesti, emissio on spontaani, ja siirtymät tapahtuessa lähetettävät fotonit ovat vaiheen ulkopuolella (epäjohdonmukainen).

Joillakin materiaaleilla on kuitenkin korkeammat energiatilat ja pidempi käyttöikä (Tällaisia ​​energiatiloja kutsutaan metastabiileiksi tiloiksi.). Siksi metastabiiliseen tilaan ylentynyt atomi tai molekyyli ei palaa heti perustilaansa. Atomit tai molekyylit voidaan pumpata metastabiiliseen tilaansa toimittamalla energiaa ulkopuolelta. Kun ne on pumpattu metastabiiliseen tilaan, ne ovat olemassa pitkään palaamatta maahan. Niinpä metastabiilisessa tilassa olevien atomien prosenttiosuutta voidaan suurelta osin lisätä pumppaamalla yhä enemmän atomeja tai molekyylejä metastabiiliseen tilaan perustilasta. Tämä tilanne on täysin päinvastainen kuin normaalitilanne. Joten tätä tilannetta kutsutaan väestön inversioksi.

Kuitenkin metastabiilisessa tilassa oleva atomi voidaan stimuloida häviämään tulevalla fotonilla. Siirtymävaiheessa säteilee uusi fotoni. Jos tulevan fotonin energia on täsmälleen yhtä suuri kuin metastabiilin tilan ja perustilan välinen energiaero, uuden valokuvan vaihe, suunta, energia ja taajuus ovat samat kuin tulevan fotonin. Jos materiaali on populaation inversiotilassa, uusi fotoni stimuloi toista viritettyä atomia. Lopulta prosessista tulee ketjureaktio, joka lähettää identtisten fotonien tulvan. Ne ovat yhtenäisiä (vaiheessa), yksivärisiä (yksivärisiä) ja suuntaavia (kulkevat samaan suuntaan). Tämä on laserin perustoiminto.

Laservalon ainutlaatuiset ominaisuudet, kuten johdonmukaisuus, suuntaavuus ja kapea taajuusalue, ovat lasersovelluksissa käytettäviä tärkeimpiä etuja. Laserointivälineiden tyypin perusteella on olemassa useita laserlajeja, eli puolijohdelasereita, kaasulasereita, värilasereita ja puolijohdelasereita.

Nykyään lasereita käytetään monissa eri sovelluksissa, kun taas uusia sovelluksia kehitetään.

Ero tavallisen valon ja laservalon välillä

Päästöjen luonne:

Tavallinen valo on spontaani päästö.

Laservalo on stimuloitu päästö.

Johdonmukaisuus:

Tavallinen valo on epäjohdonmukaista. (Tavallisen valonlähteen lähettämät fotonit ovat epäkunnossa.)

Laservalo on johdonmukainen. (Laservalolähteen lähettämät fotonit ovat vaiheessa.)

Suunta:

Tavallinen valo on erilainen.

Laservalo on erittäin suuntaava.

Yksivärinen/monivärinen:

Tavallinen valo on monivärinen. Se kattaa laajan taajuusalueen. (Seos aaltoja, joilla on eri taajuudet).

Laservalo on yksivärinen. (Kattaa hyvin kapean taajuusalueen.)

Sovellukset:

Tavallinen valo käytetään pienen alueen valaistukseen. (Jos valonlähteiden ero on erittäin tärkeä).

Laservalo käytetään silmäkirurgiassa, tatuoinnin poistoon, metallinleikkauskoneisiin, CD -soittimiin, ydinfuusioreaktoreihin, lasertulostamiseen, viivakoodinlukijoihin, laserjäähdytykseen, holografiaan, kuituoptiseen viestintään jne.

Tarkennus:

Tavallinen valo ei voi tarkentaa terävään kohtaan, koska tavallinen valo on erilainen.

Laservalo voidaan tarkentaa erittäin terävään kohtaan, koska laservalo on erittäin suuntaava.