激光与光的区别

作者: Monica Porter
创建日期: 21 行进 2021
更新日期: 15 可能 2024
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激光啥原理?居然比太阳温度还高?李永乐老师讲诺贝尔物理奖之激光(上)
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内容

主要区别

激光和光之间的主要区别在于,激光被称为相干,单色和高度定向的光,而由于混合了包含不同波长的电磁波,光被称为非相干和发散光。


激光

由于在电场和磁场之间发生的振动而产生的波称为电磁波。激光和光都被视为电磁波。因此,它们在真空中以光速行进。但是,激光具有非常独特的特性,在自然界中是看不见的。因此,认为它具有非常重要的性质。

激光和光在物理学中经常使用,被认为是该科学学科的两个重要术语。有时我们将激光作为光的形式。但是实际情况是,辐射在发射时会受到光的放大。我们通常将激光和光视为行进的光子。两者在各种方面都彼此不同。

我们主要通过相干性来区分激光和光。建议将激光作为单色,相干和单向光束。另一方面,正常白炽灯泡中存在的光根据光子的传播路径,波长和偏振态发出光子。激光被称为强光,而普通光不被视为强光。

此外,激光所基于的原理是受激发射,其中光子受到了刺激,光子返回到其原始能量状态后便发出光子。另一方面,光具有传播的方向,也具有全部能量。激光被认为是具有非常特定颜色的电磁波类型。另一方面,光被认为是电磁波的类型,是所有颜色的总和。

比较表

激光
具有受激发射的电磁波的类型称为激光。具有自发发射的电磁波的类型称为光。
连贯性
激光被称为相干电磁波。光被称为非相干电磁波。
单色或多色
激光被称为单色电磁波。光被称为多色电磁波。
方向性
激光被认为是高度定向的电磁波。光被认为是发散的电磁波。
频率范围
激光涉及覆盖非常狭窄的频率范围。光涉及广泛的频率范围。
专注
由于激光是高度定向的,因此我们可以将其聚焦在非常锐利的位置上。由于光是发散的,所以我们不能将其聚焦在一个锐利的地方。
颜色
激光是具有非常特定颜色的电磁波。光是包含所有颜色之和的电磁波。
强度
激光被称为强光。普通光不被视为强光。
应用领域
眼科手术,金属切割机,CD播放机,核聚变反应堆,激光照射,去除纹身,条形码阅读器,激光冷却,全息照相,光纤通信等。灯光可用于照明小区域。

什么是激光?

术语“激光”是通过受激辐射发射进行光放大的缩写。由于原子是稳定状态,因此大多数情况下原子保持基态。然而,在激发态或更高能态下也存在少量的原子。在此温度下,处于较高能态的原子百分比所依赖。在给定激发能级下存在的原子数随着温度的升高而增加。


由于原子的不稳定性,原子激发态的寿命很短。结果,被激发的原子以光子的形式释放出多余的能量,并立即退回到其基态。这些过渡不需要外界的任何刺激,因此被称为概率过渡。无法估计被激发的原子或分子被激发的时间。跃迁过程和光子的发射是随机的。可以说发射是自发的,跃迁过程中的光子发射异相(非相干)。

然而,某些材料包含具有较高寿命的较高能态。能量状态称为亚稳态。因此,以这种状态存在的原子或分子不会立即回到其基态。我们还可以通过从外部向它们提供能量,将原子或分子泵送到其亚稳态。它们长时间处于亚稳状态而没有返回地面。结果,通过将更多的原子或分子从基态推向亚稳态,我们可以大大提高亚稳态的原子百分比。这种情况称为人口倒置,因为它与正常情况完全相反。

但是,我们可以通过入射光子激发原子以亚稳态消去激发。在过渡期间会释放一个新的光子。如果入射光子的能量恰好等于基态和亚稳态的能量之差,那么新光子的频率,能量,相位和方向将与入射光相同。光子如果总体反转状态是物质介质,那么新的光子将能够激发另一个激发原子。最终,该过程将转化为连锁反应,该连锁反应将产生大量相同的光子。

发出的光子是单色的(单色),相干的(同相)和定向的。我们称此动作为基本的激光动作。窄的频率范围,相干性和方向性是激光的一些独特属性,被认为是在激光应用中使用的关键优势。根据激光介质的类型,有各种类型的激光器,例如气体激光器,染料激光器,固态激光器和半导体激光器。我们在许多不同的应用中使用激光,并且正在开发各种新的应用。

什么是光?

荧光灯泡,白炽灯泡(也称为钨丝灯泡),主要是阳光,是普通光最有用的光源。根据理论,我们知道任何温度高于0K(绝对零)的物体都会发出电磁辐射。这被称为白炽灯泡中使用的基本概念。白炽灯泡中有钨丝。

当我们打开灯泡时,施加的电势差使电子加速。众所周知,钨具有高电阻,因此,电子会在较短的范围内与原子核碰撞。由于电子原子核的碰撞,当电子的动量由于碰撞而发生变化时,它们参与了将部分能量转移到原子核的过程。能量转移的结果是,钨丝发热。

加热的灯丝参与发射电磁波,电磁波覆盖很宽的频率范围,并变成黑体。它负责发射IR,可见波,微波等。但是此光谱的有用部分是其可见部分。太阳被称为过热黑体。由于这个原因,它涉及到以电磁波的形式发射大量能量,并负责覆盖从无线电波到伽马射线的广泛频率范围。建议任何发射辐射的加热体也发射光波。


在给定温度下,维恩位移定律给出的波长对应于黑体的最高强度。根据该定律,对应于最高强度的波长随着温度的升高而减小。对应于物体的最高强度的波长被认为在室温下落入IR区域。但是,我们可以通过提高人体温度来调节与最高强度相对应的波长。但是,不能停止其他频率的电磁波的发射。由于这个原因,这样的波不被认为是单色的。

显而易见,所有普通光源都被称为发散光源。通常,我们可以说普通光源会随机地向各个方向发射电磁波。发射的光子的相位没有任何关系。因此,它们是不相干的光源。普通光源发出的波通常被认为是多色的。

关键差异

  1. 具有受激发射的电磁波的类型称为激光,而具有自发发射的电磁波的类型称为光。
  2. 激光被称为相干电磁波,因为它的源发出的光子是同相的,另一方面,光被称为非相干电磁波,因为它的源发出的光子是异相的。
  3. 激光被称为单色电磁波。相反,光被称为多色电磁波。
  4. 激光被称为单色电磁波。在反面,光称为多色电磁波。
  5. 激光被认为是高度定向的电磁波。另一方面,光被认为是发散的电磁波。
  6. 激光涉及覆盖很窄的频率范围,而光涉及覆盖很宽的频率范围。
  7. 由于激光是高方向性的,因此,我们可以将其聚焦在一个非常锐利的点上,另一方面,由于光是发散的,因此我们不能将其聚焦在一个锐利的点上。
  8. 激光是具有非常特定颜色的电磁波,而光是包含所有颜色之和的电磁波。
  9. 激光被称为强光;另一方面,普通光不被视为强光。
  10. 激光有很多应用,包括眼科手术,金属切割机,CD播放器,核聚变反应堆,激光ing,纹身去除,条形码读取器,激光冷却,全息术,光纤通信中的用途。另一方面,等等,光在照明小区域中具有用途。

结论

以上所有讨论得出的结论是,激光和光都是电磁波的类型。前者称为相干电磁波,具有受激发射。另一方面,后者被称为非相干电磁波,具有自发发射。

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