激光是什麼原理?

本質上都一樣,只要波長相同,從兩種光裡面各取出一個光子,物理性質沒有不同。但是,由於聚集方式不同,兩種光對外表現出完全不同的物理性質。

激光是什麼原理?

1、方向性。普通光源匯聚能力不強,隨著跟光源的距離不同,很快就發散了。而激光不同,它的發散角很小。這是因為激光器有一個二分之一波長整數倍長度的諧振腔,通過控制諧振腔的長度和激光發射出來的橫截面的寬度,就可以控制發散角。

激光是什麼原理?

2、偏振性和相干性。普通光源不同時刻發出來的光子是沒有任何規律的,就跟第一張圖片亂糟糟的螞蟻一樣,彼此之間沒有任何關係。而激光不同,激光器發出的激光所有的光子就跟站好隊列的螞蟻一樣,你只要描述第一隻螞蟻,然後用一個線性函數就能描述後面所有的螞蟻。所有光子的振動方向都一樣前後保持首尾銜接。

激光是什麼原理?

3、單色性。普通光源裡面通常都是包含不同顏色的光,或者說是不同波長的光。但是由於激光器諧振腔的作用,只有那些滿足諧振腔長度的光才能在腔內振盪形成激光,所以激光的波長基本一致。這就像是那群排列好的螞蟻,不僅隊列整齊,而且螞蟻的個頭一樣大。

在“自然發光”時,光子無論是由“振子”(熱輻射的情況),還是由“處於激發態原子”(原子分子發光的情況)產生,大量的光子就算波長是相同的,但其“相位”是不同的。所以,“自然發光”的“相干性”很差,一個表現就是“方向性”很差。

激光是什麼原理?

但在“光受激輻射”的情況下,大量的光子不但其波長相同,而且其“相位”也是一致的。所以有很多“良好特性”,比如“方向性很好”。

“大量光子的波長和相位一致”,就是“激光”與“自然光”的差別。至於怎麼達到的,那就不是這裡能夠解釋的了,需要去看教科書。


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