Les sources de lumière ordinaires émettent de la lumière dans toutes les directions. Pour que la lumière émise se propage dans une direction, il est nécessaire d'installer un certain dispositif de condensation sur la source lumineuse. Par exemple, les phares et les projecteurs des automobiles sont équipés de réflecteurs avec un effet de concentration, de sorte que la lumière rayonnée est collectée et émise dans une direction.Le laserÉmis par le laser est naturellement émis dans une direction, et la divergence du faisceau est extrêmement faible, seulement environ 0.001 radian, qui est proche du parallèle.
La couleur de la lumière est déterminée par la longueur d'onde (ou la fréquence) de la lumière. Certaines longueurs d'onde correspondent à certaines couleurs. La distribution de longueur d'onde deLa lumière visibleSegment rayonné par le soleil est d'environ 0.76 microns à 0.4 microns, et les couleurs correspondantes vont du rouge au violet, un total de 7 couleurs, de sorte que la lumière du soleil ne peut pas être considérée comme monochromatique. Une source de lumière qui émet de la lumière d'une seule couleur est appelée source de lumière monochromatique, et elle émet une seule longueur d'onde de lumière. Par exemple, les lampes à krypton, les lampes à hélium, les lampes au néon et les lampes à hydrogène sont toutes des sources lumineuses monochromatiques qui n'émettent qu'une certaine couleur de lumière. Bien que la longueur d'onde des ondes lumineuses d'une source de lumière monochromatique soit unique, il existe encore une certaine plage de distribution. Par exemple, la lampe au néon n'émet que de la lumière rouge, et sa monochromaticité est très bonne. Il est connu comme la couronne de la monochromaticité. La plage de distribution de longueur d'onde est toujours de 0.00001 nanomètres. Par conséquent, la lumière rouge émise par la lampe au néon contient encore des dizaines de lumière rouge si elle est soigneusement identifiée. On peut voir que plus l'intervalle de distribution de longueur d'onde du rayonnement optique est étroit, meilleure est la monochromaticité.
Absorption stimulée (absorption par abréviation). Lorsqu'une particule à un niveau d'énergie inférieur est excitée par le monde extérieur (c'est-à-dire qu'elle a une interaction d'échange d'énergie avec d'autres particules, comme une collision inélastique avec un photon) et absorbe l'énergie, il passe à une énergie plus élevée correspondant à cette énergie. Niveau d'énergie élevé. Cette transition est appelée absorption stimulée.
L'état excité dans lequel la particule entre lorsqu'elle est excitée n'est pas l'état stable de la particule. S'il y a un niveau d'énergie inférieur qui peut accepter la particule, même s'il n'y a pas d'effet externe, la particule a une certaine probabilité de changer spontanément d'un état excité de haut niveau (E2) à un état de basse énergie. Transition à l'état fondamental de niveau (E1), tout en rayonnant des photons avec de l'énergie (E2-E1), fréquence des photons ν =(E2-E1)/h. Ce processus de rayonnement est appelé rayonnement spontané.
En 1917, Einstein a théoriquement souligné qu'en plus de l'émission spontanée, les particules à un niveau d'énergie élevé E2 peuvent également passer à des niveaux d'énergie inférieurs d'une autre manière. Il a souligné que lorsqu'un photon avec une fréquence de ly =(E2-E1)/h est incident, la particule sera également induite avec une certaine probabilité.
Avant l'invention du laser, la lampe au xénon pulsé à haute tension avait la luminosité la plus élevée parmi les sources de lumière artificielle, ce qui était comparable à la luminosité du soleil, tandis que la luminosité laser du laser rubis pourrait dépasser des dizaines de milliards de fois celle de la lampe au xénon. Parce que le laser est si brillant, il peut éclairer les objets à distance. L'éclairement du faisceau émis par le laser rubis sur la lune est d'environ 0.02 lux (unité d'éclairement), la couleur est rouge vif et la tache laser est visible à l'œil nu. Si le projecteur le plus puissant est utilisé pour éclairer la lune, l'éclairage généré n'est que d'environ un billionième de lux, et l'œil humain ne peut pas du tout le détecter. La principale raison de la luminosité extrêmement élevée du laser est la luminescence directionnelle. Un grand nombre de photons sont concentrés et émis dans un très petit espace, et la densité d'énergie est naturellement extrêmement élevée. Le rapport entre la luminosité d'un laser et la lumière du soleil se chiffre en millions, et il a été créé par des humains.
L'énergie d'un photon est calculée comme E = hv, où h est la constante de Planck et v est la fréquence. Ça peutÊtre vu que plus la fréquence est élevée, plus l'énergie est élevée. Gamme de fréquences laser 3.846 × 10 ^(14)Hz à 7.895 × 10 ^(14)Hz.
Les lasers ont de nombreuses autres propriétés: Premièrement, les lasers sont monochromatiques ou à fréquence unique. Certains lasers peuvent générer des lasers de fréquences différentes en même temps, mais ces lasers sont isolés les uns des autres et utilisés séparément. Deuxièmement, la lumière laser est une lumière cohérente. La caractéristique de la lumière cohérente est que toutes ses ondes lumineuses sont synchronisées et que tout le faisceau de lumière est comme un «train d'ondes». Encore une fois, le laser est très concentré, ce qui signifie qu'il doit parcourir une longue distance avant de se disperser ou de converger.