Differenza tra luce ordinaria e luce laser

Differenza principale - Luce ordinaria contro luce laser

Sia la luce ordinaria che la luce laser sono onde elettromagnetiche. Pertanto, entrambi viaggiano con la velocità della luce nel vuoto. Tuttavia, la luce laser ha proprietà molto importanti e uniche che non possono essere viste in natura. La luce ordinaria è divergente e incoerente mentre la luce laser è altamente direzionale e coerente. La luce ordinaria è una miscela di onde elettromagnetiche aventi diverse lunghezze d'onda. Lla luce più leggera, sulla mano, è monocromatica. Questo è il principale differenza tra luce ordinaria e luce laser. Questo articolo si concentra sulle differenze tra luce ordinaria e luce laser.

Cos'è la luce ordinaria

La luce solare, le lampadine fluorescenti e le lampadine a incandescenza (lampadine a filamento di tungsteno) sono le fonti di luce ordinarie più utili.

Secondo le teorie, qualsiasi oggetto con una temperatura maggiore dello zero assoluto (0K) emette radiazioni elettromagnetiche. Questo è il concetto di base utilizzato nelle lampadine a incandescenza. Una lampadina a incandescenza ha un filamento di tungsteno. Quando la lampadina è accesa, la differenza di potenziale applicata fa accelerare gli elettroni. Ma questi elettroni si scontrano con nuclei atomici entro distanze più brevi, poiché il tungsteno ha un'alta resistenza elettrica. Come risultato di collisioni di nucleo elettrone-atomico, la quantità di moto degli elettroni cambia, trasferendo parte della loro energia nei nuclei atomici. Quindi, il filamento di tungsteno si riscalda. Il filamento riscaldato agisce come un corpo nero ed emette onde elettromagnetiche che coprono un'ampia gamma di frequenze. Emette microonde, infrarossi, onde visibili, ecc. Solo la parte visibile del suo spettro ci è utile.

Il sole è un corpo nero surriscaldato. Pertanto, emette un'enorme quantità di energia sotto forma di onde elettromagnetiche, coprendo un'ampia gamma di frequenze, dalle onde radio ai raggi gamma. Inoltre, qualsiasi corpo riscaldato emette radiazioni incluse le onde luminose. La lunghezza d'onda corrispondente alla massima intensità di un corpo nero ad una data temperatura è data dalla legge di spostamento di Vienna. Secondo la legge di spostamento di Wien, la lunghezza d'onda corrispondente alla massima intensità diminuisce all'aumentare della temperatura. A temperatura ambiente, la lunghezza d'onda corrispondente alla massima intensità di un oggetto cade nella regione IR. Tuttavia, la lunghezza d'onda corrispondente alla massima intensità può essere regolata aumentando la temperatura del corpo. Ma non possiamo fermare l'emissione di onde elettromagnetiche con altre frequenze. Pertanto, tali onde non sono monocromatiche.

Normalmente tutte le normali fonti di luce sono divergenti. In altre parole, le normali sorgenti luminose emettono onde elettromagnetiche in tutte le direzioni casualmente. Non esiste inoltre alcuna relazione tra le fasi dei fotoni emessi. Quindi, sono fonti di luce incoerenti.

In generale, le onde emesse da sorgenti di luce ordinarie sono policromatiche (le onde hanno molte lunghezze d'onda).

Cos'è la luce laser

Il termine "LASER" è l'acronimo di Light UNmplificazione dal Stimulated Emissione di Radiation.

In generale, la maggior parte degli atomi in un mezzo materiale rimangono nei loro stati fondamentali, poiché gli stati di terra sono gli stati più stabili. Tuttavia, una piccola percentuale degli atomi esiste in stati di energia eccitati o più alti. La percentuale degli atomi presenti negli stati energetici più alti dipende dalla temperatura. Maggiore è la temperatura, maggiore è il numero di atomi a un dato livello di energia eccitato. Gli stati eccitati sono molto instabili. Quindi, le vite degli stati eccitati sono molto brevi. Pertanto, gli atomi eccitati de-eccitano ai loro stati di terra rilasciando immediatamente la loro energia in eccesso come fotoni. Queste transizioni sono probabilistiche e non richiedono alcuno stimolo dall'esterno. Nessuno può dire quando un dato atomo o molecola eccitata sta per disinnescare. La fase dei fotoni emessi è casuale in quanto il processo di transizione è anche casuale. Semplicemente, l'emissione è spontanea e i fotoni emessi quando si verificano le transizioni sono fuori fase (incoerenti).

Tuttavia, alcuni materiali hanno stati energetici più elevati con vite più elevate (tali stati energetici sono indicati come stati metastabili). Pertanto, un atomo o una molecola promossa in uno stato metastabile non ritorna immediatamente al suo stato fondamentale. Atomi o molecole possono essere pompati nei loro stati metastabili fornendo energia dall'esterno. Una volta pompati in uno stato metastabile, esistono per molto tempo senza tornare a terra. Quindi, la percentuale degli atomi che esistono nello stato metastabile può essere in gran parte aumentata pompando sempre più atomi o molecole nello stato metastabile dallo stato fondamentale. Questa situazione è completamente opposta alla situazione normale. Quindi, questa situazione si chiama inversione di popolazione.  

Tuttavia, un atomo che esiste in uno stato metastabile può essere stimolato a de-eccitare da un fotone incidente. Durante la transizione, viene emesso un nuovo fotone. Se l'energia del fotone entrante è esattamente uguale alla differenza di energia tra lo stato metastabile e lo stato fondamentale, la fase, la direzione, l'energia e la frequenza della nuova foto saranno identiche a quelle del fotone incidente. Se il mezzo materiale è nello stato di inversione della popolazione, il nuovo fotone stimolerà un altro atomo eccitato. Alla fine, il processo diventerà una reazione a catena che emetterà un flusso di fotoni identici. Sono coerenti (in fase), monocromatici (a singolo colore) e direzionali (viaggiano nella stessa direzione). Questa è l'azione laser di base.

Le proprietà uniche della luce laser come la coerenza, la direzionalità e l'intervallo di frequenza stretto sono i principali vantaggi utilizzati nelle applicazioni laser. Sulla base del tipo di mezzi laser, esistono diversi tipi di laser, ovvero laser a stato solido, laser a gas, laser a colorante e laser a semiconduttore.

Oggi i laser vengono utilizzati in molte applicazioni diverse mentre vengono sviluppate nuove applicazioni.

Differenza tra luce ordinaria e luce laser

Natura delle emissioni:

Luce ordinaria è una emissione spontanea.

Luce laser è un'emissione stimolata.

Coerenza:

Luce ordinaria è incoerente. (I fotoni emessi da una normale fonte di luce sono sfasati).

Luce laser è coerente. (I fotoni emessi da una sorgente di luce laser sono in fase.)

direzionalità:

Luce ordinaria è divergente.

Luce laser è altamente direzionale.

Monocromatico / policromatico:

Luce ordinaria è policromatico. Copre un'ampia gamma di frequenze. (Una miscela di onde con frequenze diverse).

Luce laser è monocromatico. (Copre una gamma molto ristretta di frequenze).

applicazioni:

Luce ordinaria è usato per illuminare una piccola area. (Dove la divergenza delle sorgenti luminose è molto importante).

Luce laser viene utilizzato in chirurgia oculare, rimozione tatuaggi, macchine per il taglio di metalli, lettori CD, reattori a fusione nucleare, stampanti laser, lettori di codici a barre, raffreddamento laser, olografia, comunicazione in fibra ottica, ecc..

Messa a fuoco:

Luce ordinaria non può essere focalizzato in un punto acuto poiché la luce ordinaria è divergente.

Luce laser può essere focalizzato in un punto molto nitido in quanto la luce laser è altamente direzionale.