Diferența dintre lumina obișnuită și lumina laser

Diferența principală - lumină obișnuită vs lumină laser

Atât lumina obișnuită, cât și lumina laser sunt unde electromagnetice. Prin urmare, ambele se deplasează cu viteza luminii în vid. Cu toate acestea, lumina laser are proprietati foarte importante si unice care nu pot fi vazute in natura. Lumina obișnuită este divergentă și incoerentă, în timp ce lumina laser este extrem de direcțională și coerentă. Lumina obișnuită este un amestec de unde electromagnetice cu lungimi de undă diferite. Llumina aser, pe mână, este monocromatică. Acesta este principal diferență între lumina obișnuită și lumina laser. Acest articol se concentrează asupra diferențelor dintre lumina obișnuită și lumina laser.

Ce este Lumina obișnuită

Lumina soarelui, becurile fluorescente și becurile incandescente (becurile cu filament din wolfram) sunt cele mai utile surse de lumină obișnuite.

Conform teoriilor, orice obiect cu o temperatură mai mare decât zero absolută (0K) emite radiații electromagnetice. Acesta este conceptul de bază folosit în becurile cu incandescență. Un bec cu incandescență are un filament de tungsten. Atunci când becul este pornit, diferența de potențial aplicată determină accelerarea electronilor. Dar acești electroni se ciocnesc cu nucleele atomice în distanțe mai scurte, deoarece tungstenul are o rezistență electrică ridicată. Ca urmare a coliziunilor nucleului cu atomi de electroni, impulsul electronilor se schimbă, transferând o parte din energia lor către miezurile atomice. Deci, filamentul de tungsten se încălzește. Filamentul încălzit acționează ca o carcasă neagră și emite unde electromagnetice care acoperă o gamă largă de frecvențe. Ea emite microunde, IR, unde vizibile etc. Numai partea vizibilă a spectrului este utilă pentru noi.

Soarele este un corp negru foarte încălzit. Prin urmare, acesta emite o cantitate extraordinară de energie sub formă de unde electromagnetice, acoperind o gamă largă de frecvențe de la unde radio la raze gamma. În plus, orice corp încălzit emit radiații incluzând unde luminoase. Lungimea de undă care corespunde celei mai mari intensități a unei corpuri negre la o anumită temperatură este dată de legea de deplasare a lui Wien. Conform legii deplasării Wien, lungimea de undă corespunzătoare celei mai mari intensități scade odată cu creșterea temperaturii. La temperatura camerei, lungimea de undă corespunzătoare intensității celei mai înalte a unui obiect intră în regiunea IR. Cu toate acestea, lungimea de undă corespunzătoare celei mai mari intensități poate fi ajustată prin creșterea temperaturii corpului. Dar nu putem opri emisia de unde electromagnetice care au alte frecvențe. Prin urmare, astfel de valuri nu sunt monocromatice.

În mod normal, toate sursele de lumină obișnuite sunt divergente. Cu alte cuvinte, sursele obișnuite de lumină emit undele electromagnetice în toate direcțiile în mod aleatoriu. Nu există nici o relație între fazele fotonilor emise. Deci, sunt surse de lumină incoerente.

În general, undele emise de sursele de lumină obișnuite sunt polichrome (valuri care au multe lungimi de undă).

Ce este Laser Light

Termenul "LASER" este un acronim pentru Light Amplificare de către Stimulated Emisiunea lui Radiation.

În general, majoritatea atomilor dintr-un mediu material rămân în stările lor de bază, deoarece stările solului sunt cele mai stabile state. Cu toate acestea, un procent mic de atomi există la stări de energie excitate sau mai mari. Procentul de atomi există la starea de energie mai mare depinde de temperatură. Cu cât este mai mare temperatura, cu atât crește numărul de atomi la un anumit nivel de energie excitat. Stările excitate sunt foarte instabile. Deci, durata de viață a statelor excitate este foarte scurtă. De aceea, atomii excitați se de-excită la stările lor de bază eliberând imediat excesul de energie ca fotoni. Aceste tranziții sunt probabiliste și nu necesită niciun stimulent din afară. Nimeni nu poate spune când un anumit atom sau moleculă excitat va de-excita. Faza fotonilor emise este aleatoră, deoarece procesul de tranziție este, de asemenea, aleatoriu. Pur și simplu, emisia este spontană, iar fotonii emise atunci când au loc tranziții sunt în afara fazei (incoerente).

Cu toate acestea, unele materiale au stări de energie mai mari cu durate de viață mai mari (Astfel de stări de energie sunt denumite stări metastabile). Prin urmare, un atom sau moleculă promovat într-o stare metastabilă nu se întoarce imediat la starea sa de bază. Atomii sau moleculele pot fi pompate în stările metastabile prin furnizarea energiei din exterior. Odată pompate într-o stare metastabilă, ele există pentru o lungă perioadă de timp fără a se întoarce la sol. Astfel, procentul atomilor care există în starea metastabilă poate fi în mare măsură mărit prin pomparea tot mai multor atomi sau molecule în starea metastabilă de la nivelul solului. Această situație este complet opusă situației normale. Deci, această situație se numește inversiune a populației.  

Cu toate acestea, un atom care există într-o stare metastabilă poate fi stimulat pentru a de-excita printr-un foton incident. În timpul tranziției, se emite un nou foton. Dacă energia de intrare a fotonului este exact egală cu diferența energetică dintre starea metastabilă și starea solului, faza, direcția, energia și frecvența noii fotografii vor fi identice cu cele ale fotonului incident. Dacă mediul material este în starea de inversiune a populației, noul foton va stimula un alt atom excitat. În cele din urmă, procesul va deveni o reacție în lanț care emite un flux de fotoni identici. Ele sunt coerente (în fază), monocromatice (cu o singură culoare) și direcționate (deplasează în aceeași direcție). Aceasta este acțiunea laserului de bază.

Proprietățile unice ale luminii laser, cum ar fi coerența, direcționalitatea și gama de frecvențe înguste, sunt avantajele cheie utilizate în aplicațiile laser. Pe baza tipului de medii de laser, există mai multe tipuri de lasere, și anume lasere de stare solidă, lasere cu gaz, lasere pentru coloranți și lasere semiconductoare.

Astăzi, laserele sunt utilizate în multe aplicații diferite, în timp ce se dezvoltă mai multe aplicații noi.

Diferența dintre lumina obișnuită și lumina laser

Natura emisiei:

Lumină obișnuită este o emisie spontană.

Lumina laserului este o emisie stimulată.

Coerenţă:

Lumină obișnuită este incoerent. (Fotoanele emise de o sursă obișnuită de lumină sunt în afara fazei.)

Lumina laserului este coerentă. (Fotoanele emise de o sursă de lumină laser sunt în fază.)

directionalitate:

Lumină obișnuită este divergent.

Lumina laserului este foarte direcțională.

Monocromă / policromatic:

Lumină obișnuită este policromatic. Acesta acoperă o gamă largă de frecvențe. (Un amestec de valuri cu frecvențe diferite).

Lumina laserului este monocromatică. (Acoperă o gamă foarte limitată de frecvențe.)

Aplicații:

Lumină obișnuită este utilizat pentru iluminarea unei zone mici. (În cazul în care divergența surselor de lumină este foarte importantă).

Lumina laserului se utilizează în chirurgia ochilor, înlăturarea tatuajelor, mașinile de tăiat metal, CD-urile, în reactoarele de fuziune nucleară, imprimarea laser, cititoarele de coduri de bare, răcirea cu laser, holografia, comunicarea cu fibra optica etc..

Concentrându-se:

Lumină obișnuită nu poate fi focalizată într-un loc ascuțit deoarece lumina obișnuită este divergentă.

Lumina laserului poate fi focalizată la un punct foarte ascuțit deoarece lumina laser este extrem de direcțională.