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Fontes de luz comuns emitem luz em todas as direções. Para fazer a luz emitida se propagar em uma direção, é necessário instalar um determinado dispositivo de condensação na fonte de luz. Por exemplo, os faróis e holofotes dos automóveis são equipados com refletores com efeito de concentração, de modo que a luz irradiada é coletada e emitida em uma direção.O laserEmitido pelo laser é naturalmente emitido em uma direção, e a divergência do feixe é extremamente pequena, apenas cerca de 0,001 radiano, que é próximo ao paralelo.
A cor da luz é determinada pelo comprimento de onda (ou frequência) da luz. Certos comprimentos de onda correspondem a certas cores. A distribuição de comprimento de onda deA luz visívelSegmento irradiado pelo sol é de cerca de 0,76 mícrons a 0,4 mícrons, e as cores correspondentes variam de vermelho a roxo, um total de 7 cores, então a luz do sol não pode ser considerada monocromática. Uma fonte de luz que emite luz de uma única cor é chamada de fonte de luz monocromática e emite um único comprimento de onda de luz. Por exemplo, lâmpadas de criptônio, lâmpadas de hélio, lâmpadas de néon e lâmpadas de hidrogênio são todas fontes de luz monocromáticas que emitem apenas uma determinada cor de luz. Embora o comprimento de onda das ondas de luz de uma fonte de luz monocromática seja único, ainda existe uma certa faixa de distribuição. Por exemplo, a lâmpada de néon emite apenas luz vermelha e sua monocromaticidade é muito boa. É conhecida como a coroa da monocromaticidade. A faixa de distribuição de comprimento de onda ainda é de 0,00001 nanômetros. Portanto, a luz vermelha emitida pela lâmpada de néon ainda contém dezenas de luz vermelha se for cuidadosamente identificada. Pode ser visto que quanto mais estreito o intervalo de distribuição de comprimento de onda da radiação óptica, melhor a monocromaticidade.
Absorção estimulada (abreviatura de absorção). Quando uma partícula em um nível de energia mais baixo é excitada pelo mundo exterior (ou seja, ela tem uma interação de troca de energia com outras partículas, como uma colisão inelástica com um fóton) e absorve energia, ela faz a transição para uma energia mais alta correspondente a essa energia. Alto nível de energia. Essa transição é chamada de absorção estimulada.
O estado excitado em que a partícula entra quando é excitada não é o estado estável da partícula. Se houver um nível de energia mais baixo que possa aceitar a partícula, mesmo que não haja efeito externo, a partícula tem uma certa probabilidade de mudar espontaneamente de um estado excitado de alto nível (E2) para um estado de baixa energia. Transição do estado fundamental nivelado (E1), enquanto irradia fótons com energia (E2-E1), frequência de fótons ν =(E2-E1)/h. Este processo de radiação é chamado de radiação espontânea.
Em 1917, Einstein teoricamente apontou que, além da emissão espontânea, as partículas em alto nível de energia E2 também podem fazer a transição para níveis de energia mais baixos de outra maneira. Ele ressaltou que quando um fóton com uma frequência de ν =(E2-E1)/h é incidente, a partícula também será induzida com uma certa probabilidade.
Antes da invenção do laser, a lâmpada de xenônio pulsada de alta tensão tinha o maior brilho entre as fontes de luz artificial, que era comparável ao brilho do sol, enquanto o brilho do laser do laser rubi pode exceder dezenas de bilhões de vezes o da lâmpada de xenônio. Como o laser é tão brilhante, ele pode iluminar objetos à distância. A iluminância do feixe emitido pelo laser de rubi na lua é de cerca de 0,02 lux (unidade de iluminância), a cor é vermelha brilhante e a mancha de laser é visível a olho nu. Se o holofote mais poderoso é usado para iluminar a lua, a iluminação gerada é apenas cerca de um trilionésimo de lux, e o olho humano não consegue detectá-lo. A principal razão para o brilho extremamente alto do laser é a luminescência direcional. Um grande número de fótons é concentrado e emitido em um espaço muito pequeno, e a densidade de energia é naturalmente extremamente alta. A proporção entre o brilho de um laser e a luz solar está na casa dos milhões e foi criada por humanos.
A energia de um fóton é calculada como E = hv, onde h é a constante de Planck e v é a frequência. PodeSer visto que quanto maior a frequência, maior a energia. Faixa de frequência do laser de 3,846 × 10 ^(14)Hz a 7,895 × 10 ^(14)Hz.
Os lasers têm muitas outras propriedades: primeiro, os lasers são monocromáticos ou de frequência única. Existem alguns lasers que podem gerar lasers de frequências diferentes ao mesmo tempo, mas esses lasers são isolados uns dos outros e usados separadamente. Em segundo lugar, a luz laser é uma luz coerente. A característica da luz coerente é que todas as suas ondas de luz são sincronizadas e todo o feixe de luz é como um "trem de ondas". Novamente, o laser é altamente concentrado, o que significa que ele deve viajar uma longa distância antes de se dispersar ou convergir.
