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激光的特性主要包括哪些(激光的三大特性)

时间:2023-02-16 16:10:23 作者:博纳德 点击:

与普通光源相比,激光具有某些独特的特性,即高单色性、相干性和方向性,尽管都是电磁辐射。下面将进行详细介绍。

一、单色性

单色性定义为光的单色特性(即单一波长或单一频率)的程度。换句话说,单色性是只包含一种波长(颜色)的光的一种特性。没有光源可以发出单色光,即单一波长或颜色的光。但是我们可以比较激光束和普通光源发出的光的单色性。普通光源发出的光具有很宽的波长范围或频率卡带宽。

然而,激光具有小范围的波长或频率,即小带宽。普通光源的带宽约为10 10 Hz。质量好的激光器的带宽约为 500Hz。

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由分布在宽频率范围内的普通光源发出的光(称为带宽,Δv = v 2 – v 1)在中心频率v 0附近。

然而,激光源发出的光在中心频率v 0附近的一个小频率范围 ( Δv / = v / 2 – v / 1 ) 内传播。比率Δv/v 0测量光的单色性程度。 即光波的非单色性程度定义为ε = Δv/v 0其中,Δv是带宽,v 0是光束的中心频率。如果光束的非色度为零,则光束将是完全单色的。如果Δv = 0,这是可能的。由于对于任何类型的光束,Δv都不可能为 0,因此没有光束可以是完全单色的。

然而,在激光束的情况下,Δv非常小,因此激光束具有近似单色的特性。另一方面,对于普通光源发出的光,Δv非常大,因此这种光源发出的光是高度非单色的。

二、相干性

普通光源(例如电灯泡)随机向各个方向发光。如图所示,普通光源发出的光波向各个方向传播,并且彼此不同相。

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这种其分量波彼此不同相的光束称为非相干光束。如果非相干波组合,则任何组合波的振幅。

然而,激光发射的光波在空间的每一点上总是彼此同相。因此,激光束被称为相干光束。如果相干波合并,则合成波的振幅总是大于任何合并波的振幅。

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相干性是用来描述两个波在时间或空间上的相位裂纹相关现象的术语。因此,相干性是两种类型的数字。

三、方向性

普通光源(例如电灯泡或太阳)会向各个方向发光。当光在空间中传播时,这两者发出的光会明显分离。也就是说,普通光源的光束发散度非常大,因此可用于照明家庭和工作场所。另一方面,激光束仅在一个方向上传播。

激光在光源附近的光束发散度几乎为零,但激光束在离开光源相当远的距离后显示出很小(可忽略)的发散度。激光仅在一个方向(不分离)传播的特性称为方向性。激光束的发散可以忽略不计,这使得激光器可用于测距仪、遥感、测量等。