主要区别
激光和光之间的主要区别在于激光被称为相干光、单色光和高方向性光,而光由于包含不同波长的电磁波的混合而被称为非相干和发散光。
激光(laser) vs. 光(light)
由于电场和磁场之间的振动而产生的波称为电磁波。激光和光都被认为是电磁波。因为这个原因,它们在真空中以光速运动。然而,激光具有非常独特的性质,在自然界中是看不到的。因此,它被认为具有非常重要的性质。
激光和光在物理学中经常使用,被认为是这门学科的两个重要术语。有时我们把激光当作光的形式。但实际情况是,它是辐射的光放大,辐射在发射时受到**。我们通常认为激光和光是行波光子。它们在不同的方面都是不同的。
我们主要通过相干项来区分激光和光。激光被认为是单色的、相干的、单向的光束。另一方面,普通白炽灯泡中的光根据其传播路径、波长和偏振度发射光子。激光被称为强光,而普通光不被认为是强光。
此外,激光的基本原理是受激发射,即光子受到**,当光子回到原来的能量状态时就会发射光子。另一方面,光有一个传播的方向,也有一系列的能量。激光被认为是一种具有非常特殊颜色的电磁波。另一方面,光被认为是电磁波的一种,它是所有颜色的总和。
比较图
什么是激光(laser)?
术语“激光”是受激辐射的光放大的缩写。大多数原子保持基态是因为基态是稳定的。然而,也有一小部分原子处于激发态或高能态。它是处于高能态的原子的百分比所依赖的温度。在给定的激发能级上,原子的数量随着温度的升高而增加。
由于原子的不稳定性,激发态的寿命很短。结果,被激发的原子以光子的形式释放出多余的能量,并立即去激发到基态。因此,这些来自外部的**和需求的转变都称为不确定性的转变。当一个被激发的原子或分子被解除激发时,估计时间是不可能的。跃迁过程和光子的发射是随机的。我们可以说,这种发射是自发的,光子在跃迁过程中的发射是非相位的(非相干的)。
然而,一些材料包含了更高的能量状态,具有更高的寿命。这种能量态被称为亚稳态。因此,处于这种状态的原子或分子不会立即回到基态。我们也可以通过从外部向原子或分子提供能量,将其泵送至亚稳状态。它们长期处于亚稳状态而不返回地面。因此,我们可以通过将更多的原子或分子从基态推到亚稳态,从而大大提高亚稳态原子的百分比。这种情况被称为人口反转,因为它与正常情况完全相反。
然而,我们可以通过入射光子激发原子在亚稳状态下去激发。一个新的光子在转换过程中被释放。如果入射光子的能量正好等于基态和亚稳态之间的能量差,那么新光子的频率、能量、相位和方向将与入射光子的频率、能量、相位和方向相同。如果粒子数反转态是物质介质,新光子将能够激发另一个受激原子。最终,这个过程将转化为一个链式反应,负责发射大量相同的光子。
发射的光子是单色(单色)、相干(同相)和定向的。我们称之为基本激光作用。窄的频率范围、相干性和方向性是激光的一些独特特性,被认为是激光应用的关键优势。根据激光介质的类型,有各种类型的激光器,如气体激光器、染料激光器、固体激光器和半导体激光器。我们在许多不同的应用中使用激光,各种新的应用正在开发中。
什么是光(light)?
荧光灯,白炽灯,也叫钨丝灯泡,主要是太阳光,是最有用的普通光源。根据理论,我们知道任何温度高于0 K(绝对零度)的物体都会发射电磁辐射。这被称为白炽灯中使用的基本概念。白炽灯泡里有一根钨丝。
当我们打开灯泡时,施加的电位差使电子加速。众所周知,钨具有很高的电阻,因此电子在较短的空间内与原子核发生碰撞。由于电子-原子核的碰撞,它们把一部分能量转移到原子核,因为电子的动量因碰撞而改变。由于这种能量转移,钨丝变热了。
加热后的灯丝发射电磁波,电磁波覆盖很宽的频率范围,然后变成黑体。它负责发射红外、可见波、微波等,但光谱中有用的部分是它的可见部分。太阳被称为过热的黑体。由于这个原因,它会释放出大量的能量,这些能量以电磁波的形式存在,负责覆盖从无线电波到伽马射线的广泛频率范围。有人认为,任何发出辐射的受热物体也会发射光波。
在给定的温度下,维恩位移定律给出了对应于黑体最高强度的波长。根据这个定律,对应于最高强度的波长随着温度的升高而减小。在室温下,对应于物体最高强度的波长被认为是落在红外区的。然而,我们可以通过提高体温来调节与最高强度相对应的波长。但是,具有其他频率的电磁波的发射是无法停止的。由于这个原因,这种波不被认为是单色的。
很明显,所有普通光源都被称为发散光源。通常情况下,我们可以说普通光源随机地向各个方向发射电磁波。发射光子的相位没有任何关系。所以,它们是非相干光源。普通光源发出的光一般被认为是多色的。
主要区别
- 具有受激发射的电磁波的类型称为激光,而具有自发发射的电磁波的类型称为光。
- 激光之所以被称为相干电磁波,是因为它的光源发射的光子是同相的;另一方面,光被称为非相干电磁波,是因为它的光源发射的光子是非相位的。
- 激光被称为单色电磁波。相反,光被称为多色电磁波。
- 激光被称为单色电磁波;在另一方面,光被称为多色电磁波。
- 激光被认为是一种方向性很强的电磁波;另一方面,光被认为是发散的电磁波。
- 激光可以覆盖很窄的频率范围,而光则可以覆盖很宽的频率范围。
- 因为激光的定向性很强,所以我们可以把它聚焦在一个非常尖锐的点上,另一方面,由于光是发散的,所以我们不能把它聚焦在一个尖锐的点上。
- 激光是一种具有非常特殊颜色的电磁波,而光是由所有颜色之和组成的电磁波。
- 激光被称为强光;在另一方面,普通光不被认为是强光。
- 激光在眼科手术、金属切割机、CD播放机、核聚变反应堆、激光打印、去除纹身、条形码阅读器、激光冷却、全息照相、光纤通信等方面有着广泛的应用,另一方面,光还可以用于小面积的照明。
对比视频
结论
以上所有的讨论都得出结论:激光和光都是电磁波的类型。前者被称为相干电磁波,具有受激发射;另一方面,后者被称为非相干电磁波,具有自发辐射。