主要區別
鐳射和光之間的主要區別在於鐳射被稱為相干光、單色光和高方向性光,而光由於包含不同波長的電磁波的混合而被稱為非相干和發散光。
鐳射(laser) vs. 光(light)
由於電場和磁場之間的振動而產生的波稱為電磁波。鐳射和光都被認為是電磁波。因為這個原因,它們在真空中以光速運動。然而,鐳射具有非常獨特的性質,在自然界中是看不到的。因此,它被認為具有非常重要的性質。
鐳射和光在物理學中經常使用,被認為是這門學科的兩個重要術語。有時我們把鐳射當作光的形式。但實際情況是,它是輻射的光放大,輻射在發射時受到**。我們通常認為鐳射和光是行波光子。它們在不同的方面都是不同的。
我們主要透過相干項來區分鐳射和光。鐳射被認為是單色的、相干的、單向的光束。另一方面,普通白熾燈泡中的光根據其傳播路徑、波長和偏振度發射光子。鐳射被稱為強光,而普通光不被認為是強光。
此外,鐳射的基本原理是受激發射,即光子受到**,當光子回到原來的能量狀態時就會發射光子。另一方面,光有一個傳播的方向,也有一系列的能量。鐳射被認為是一種具有非常特殊顏色的電磁波。另一方面,光被認為是電磁波的一種,它是所有顏色的總和。
比較圖
什麼是鐳射(laser)?
術語“鐳射”是受激輻射的光放大的縮寫。大多數原子保持基態是因為基態是穩定的。然而,也有一小部分原子處於激發態或高能態。它是處於高能態的原子的百分比所依賴的溫度。在給定的激發能級上,原子的數量隨著溫度的升高而增加。
由於原子的不穩定性,激發態的壽命很短。結果,被激發的原子以光子的形式釋放出多餘的能量,並立即去激發到基態。因此,這些來自外部的**和需求的轉變都稱為不確定性的轉變。當一個被激發的原子或分子被解除激發時,估計時間是不可能的。躍遷過程和光子的發射是隨機的。我們可以說,這種發射是自發的,光子在躍遷過程中的發射是非相位的(非相干的)。
然而,一些材料包含了更高的能量狀態,具有更高的壽命。這種能量態被稱為亞穩態。因此,處於這種狀態的原子或分子不會立即回到基態。我們也可以透過從外部向原子或分子提供能量,將其泵送至亞穩狀態。它們長期處於亞穩狀態而不返回地面。因此,我們可以透過將更多的原子或分子從基態推到亞穩態,從而大大提高亞穩態原子的百分比。這種情況被稱為人口反轉,因為它與正常情況完全相反。
然而,我們可以透過入射光子激發原子在亞穩狀態下去激發。一個新的光子在轉換過程中被釋放。如果入射光子的能量正好等於基態和亞穩態之間的能量差,那麼新光子的頻率、能量、相位和方向將與入射光子的頻率、能量、相位和方向相同。如果粒子數反轉態是物質介質,新光子將能夠激發另一個受激原子。最終,這個過程將轉化為一個鏈式反應,負責發射大量相同的光子。
發射的光子是單色(單色)、相干(同相)和定向的。我們稱之為基本鐳射作用。窄的頻率範圍、相干性和方向性是鐳射的一些獨特特性,被認為是鐳射應用的關鍵優勢。根據鐳射介質的型別,有各種型別的鐳射器,如氣體鐳射器、染料鐳射器、固體鐳射器和半導體鐳射器。我們在許多不同的應用中使用鐳射,各種新的應用正在開發中。
什麼是光(light)?
熒光燈,白熾燈,也叫鎢絲燈泡,主要是太陽光,是最有用的普通光源。根據理論,我們知道任何溫度高於0 K(絕對零度)的物體都會發射電磁輻射。這被稱為白熾燈中使用的基本概念。白熾燈泡裡有一根鎢絲。
當我們開啟燈泡時,施加的電位差使電子加速。眾所周知,鎢具有很高的電阻,因此電子在較短的空間內與原子核發生碰撞。由於電子-原子核的碰撞,它們把一部分能量轉移到原子核,因為電子的動量因碰撞而改變。由於這種能量轉移,鎢絲變熱了。
加熱後的燈絲髮射電磁波,電磁波覆蓋很寬的頻率範圍,然後變成黑體。它負責發射紅外、可見波、微波等,但光譜中有用的部分是它的可見部分。太陽被稱為過熱的黑體。由於這個原因,它會釋放出大量的能量,這些能量以電磁波的形式存在,負責覆蓋從無線電波到伽馬射線的廣泛頻率範圍。有人認為,任何發出輻射的受熱物體也會發射光波。
在給定的溫度下,維恩位移定律給出了對應於黑體最高強度的波長。根據這個定律,對應於最高強度的波長隨著溫度的升高而減小。在室溫下,對應於物體最高強度的波長被認為是落在紅外區的。然而,我們可以透過提高體溫來調節與最高強度相對應的波長。但是,具有其他頻率的電磁波的發射是無法停止的。由於這個原因,這種波不被認為是單色的。
很明顯,所有普通光源都被稱為發散光源。通常情況下,我們可以說普通光源隨機地向各個方向發射電磁波。發射光子的相位沒有任何關係。所以,它們是非相干光源。普通光源發出的光一般被認為是多色的。
主要區別
- 具有受激發射的電磁波的型別稱為鐳射,而具有自發發射的電磁波的型別稱為光。
- 鐳射之所以被稱為相干電磁波,是因為它的光源發射的光子是同相的;另一方面,光被稱為非相干電磁波,是因為它的光源發射的光子是非相位的。
- 鐳射被稱為單色電磁波。相反,光被稱為多色電磁波。
- 鐳射被稱為單色電磁波;在另一方面,光被稱為多色電磁波。
- 鐳射被認為是一種方向性很強的電磁波;另一方面,光被認為是發散的電磁波。
- 鐳射可以覆蓋很窄的頻率範圍,而光則可以覆蓋很寬的頻率範圍。
- 因為鐳射的定向性很強,所以我們可以把它聚焦在一個非常尖銳的點上,另一方面,由於光是發散的,所以我們不能把它聚焦在一個尖銳的點上。
- 鐳射是一種具有非常特殊顏色的電磁波,而光是由所有顏色之和組成的電磁波。
- 鐳射被稱為強光;在另一方面,普通光不被認為是強光。
- 鐳射在眼科手術、金屬切割機、CD播放機、核聚變反應堆、鐳射列印、去除紋身、條形碼閱讀器、鐳射冷卻、全息照相、光纖通訊等方面有著廣泛的應用,另一方面,光還可以用於小面積的照明。
對比影片
結論
以上所有的討論都得出結論:鐳射和光都是電磁波的型別。前者被稱為相干電磁波,具有受激發射;另一方面,後者被稱為非相干電磁波,具有自發輻射。