激光之所以被誉为神奇的光,是因为它有普通光完全不具备的四大特性。
1.方向性好——普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向四面八方发光,而激光的发光方向可限制在小于几个毫弧度立体角内,这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光每200千米扩散直径小于1米,若射到距地球3.8×105km的月球,光束扩散不到2千米,而普通探照灯几千米外就扩散到几十米。
应用:激光准直、导向和测距。
2.亮度高——激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是1.865×109cd/m2,而一台大功率激光器的输出光亮度可以高出太阳光的亮度7~14个数量级。
尽管激光的总能量并不一定很大,但由于能量高度集中,很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度的高温。
应用:激光打孔、切割、焊接和激光外科手术。
3.单色性好——光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长,是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光以及红外光、紫外光等不可见光。
而某种激光的波长只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米,其波长变化范围不到万分之一纳米。
应用:精密度仪器测量 某些化学反应实验。
4.相干性好——干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性,它必然会是相干性极好的光。
应用:全息照相。
激光器的类型
在光源中,实现能级粒子数反转是实现光放大的前提,也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转,需借助外来光的力量,使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去,这个过程我们称之为“激励”。