由于激光產(chǎn)生的機(jī)理與普通光的產(chǎn)生機(jī)理不同,所以它具有普通光所完全不具備的四大特性,正是由于它的這些特性,才使得它有“神奇光”之稱,從而被得到廣泛的應(yīng)用。
1、方向性好
——普通光源(太陽、白熾燈或熒光燈)向四面八方發(fā)光,或者說,光輻射沿4π立體角分布。它發(fā)出的光輻射可以照亮煙堿周圍的地方,但照亮的距離不大。要把照明的距離擴(kuò)大,可以用光學(xué)系統(tǒng)把各個方向發(fā)射的光聚集到照明的方向,汽車的前車燈、探照燈等就是用這個辦法增大照明距離的。激光器不同,它天性就是只朝一個方向發(fā)射光,而且射出的光束發(fā)散角很小,接近衍射極限,稱得上是高度平行的光束。普通光源和激光器的發(fā)光范圍如圖4所示
因為方向性極好,例如其發(fā)散角為1毫弧度,所以若與相同光功率的普通光源相比,激光器的亮度就比它高4π/(10-3)2=1.26×107倍。也因為激光的方向性好,使得它能照亮很遠(yuǎn)的物體。1962年,人類第一次從地球上發(fā)出激光束,照亮月球的表面,用普通光源則辦不到。即使用最強(qiáng)的探照燈,射到月球上散開的光斑比月球還大,得到的照度也只有10-12lx(勒克司,照度單位)。沒有月亮的夜晚,天上的照度也有10-4lx。一臺普通紅寶激光器發(fā)射出的光束射到月球上,散開的光斑尺寸只有幾百米,得到的照度有10-2lx,加上光色鮮艷,顯眼,所以能見到月球上有一個紅色光斑。而激光的發(fā)光方向可以限制在小于幾個毫弧度立體角內(nèi)(如圖3),這就使得在照射方向上的照度提高千萬倍。激光準(zhǔn)直、導(dǎo)向和測距就是利用方向性好這一特性。
2、亮度高
——激光是當(dāng)代最亮的光源,只有氫彈爆炸瞬間強(qiáng)烈的閃光才能與它相比擬。一臺大功率激光器的輸出光亮度比太陽光高出7~14個數(shù)量級。這樣,盡管激光的總能量并不一定很大,但由于能量高度集中,很容易在某一微小點處產(chǎn)生高壓和幾萬攝氏度甚至幾百萬攝氏度高溫。激光打孔、切割、焊接和激光外科手術(shù)就是利用了這一特性。
3、單色性好
——光是一種電磁波。光的顏色取決于它的波長。普通光源發(fā)出的光通常包含著各種波長,是各種顏色光的混合。太陽光包含紅、登、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色的可見光及紅外光、紫外光等不可見光。而某種激光的波長,只集中在十分窄的光譜波段或頻率范圍內(nèi)。如氦氖激光的波長為632.8納米,其波長變化范圍不到萬分之一納米。由于激光的單色性好,為精密度儀器測量和激勵某些化學(xué)反應(yīng)等科學(xué)實驗提供了極為有利的手段。
4、相干性好
——干涉是波動現(xiàn)象的一種屬性?;诩す饩哂懈叻较蛐院透邌紊缘奶匦?,它必然相干性極好。激光的這一特性使全息照相成為現(xiàn)實。
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