Unterschied zwischen normalem Licht und Laserlicht - Unterschied Zwischen

Unterschied zwischen normalem Licht und Laserlicht

Hauptunterschied - gewöhnliches Licht gegen Laserlicht

Sowohl gewöhnliches Licht als auch Laserlicht sind elektromagnetische Wellen. Daher bewegen sich beide mit der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. Laserlicht hat jedoch sehr wichtige und einzigartige Eigenschaften, die in der Natur nicht sichtbar sind. Gewöhnliches Licht ist divergent und inkohärent, wohingegen Laserlicht stark gerichtet und kohärent ist. Gewöhnliches Licht ist eine Mischung aus elektromagnetischen Wellen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Laser light dagegen ist monochromatisch. Dies ist das Main Unterschied zwischen gewöhnlichem Licht und Laserlicht. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Unterschiede zwischen normalem Licht und Laserlicht.

Was ist gewöhnliches Licht?

Sonnenlicht, Leuchtstofflampen und Glühlampen (Glühlampen) sind die nützlichsten gewöhnlichen Lichtquellen.

Theorien zufolge emittiert jedes Objekt mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (0K) elektromagnetische Strahlung. Dies ist das Grundkonzept für Glühlampen. Eine Glühbirne hat einen Wolframfaden. Beim Einschalten der Glühlampe beschleunigt die angelegte Potentialdifferenz die Elektronen. Diese Elektronen kollidieren jedoch innerhalb kürzerer Entfernung mit Atomkernen, da Wolfram einen hohen elektrischen Widerstand hat. Infolge von Elektron-Atom-Kernkollisionen ändert sich der Impuls der Elektronen und überträgt einen Teil ihrer Energie auf die Atomkerne. Das Wolfram-Filament heizt sich also auf. Der erhitzte Faden wirkt wie ein schwarzer Körper und sendet elektromagnetische Wellen aus, die einen breiten Frequenzbereich abdecken. Es sendet Mikrowellen, IR, sichtbare Wellen usw. aus. Nur der sichtbare Teil seines Spektrums ist für uns nützlich.

Die Sonne ist ein überhitzter schwarzer Körper. Daher emittiert es eine enorme Menge an Energie in Form von elektromagnetischen Wellen, die einen breiten Frequenzbereich von Funkwellen bis zu Gammastrahlen abdecken. Darüber hinaus sendet jeder beheizte Körper Strahlung einschließlich Lichtwellen aus. Die Wellenlänge, die der höchsten Intensität eines schwarzen Körpers bei einer bestimmten Temperatur entspricht, ist durch das Wiensche Verschiebungsgesetz gegeben. Nach dem Wiener Verschiebungsgesetz nimmt die der höchsten Intensität entsprechende Wellenlänge mit steigender Temperatur ab. Bei Raumtemperatur fällt die Wellenlänge, die der höchsten Intensität eines Objekts entspricht, in den IR-Bereich. Die der höchsten Intensität entsprechende Wellenlänge kann jedoch durch Erhöhen der Körpertemperatur eingestellt werden. Wir können jedoch nicht die Emission elektromagnetischer Wellen mit anderen Frequenzen stoppen. Daher sind solche Wellen nicht monochromatisch.

Normalerweise sind alle gewöhnlichen Lichtquellen unterschiedlich. Mit anderen Worten, gewöhnliche Lichtquellen senden zufällig elektromagnetische Wellen in alle Richtungen aus. Es gibt auch keine Beziehung zwischen den Phasen der emittierten Photonen. Sie sind also inkohärente Lichtquellen.

Im Allgemeinen sind die von gewöhnlichen Lichtquellen emittierten Wellen polychromatisch (Wellen mit vielen Wellenlängen).


Was ist Laserlicht?

Der Begriff "Laser" ist eine Abkürzung für LLicht EINVervielfachung durch die Szeitlich festgelegt EMission von Radiation.

Im Allgemeinen bleiben die meisten Atome in einem materiellen Medium in ihren Grundzuständen, da die Grundzustände die stabilsten Zustände sind. Ein kleiner Prozentsatz der Atome existiert jedoch bei angeregten oder höheren Energiezuständen. Der Prozentsatz der Atome bei höheren Energiezuständen hängt von der Temperatur ab. Je höher die Temperatur, desto höher ist die Anzahl der Atome bei einem bestimmten angeregten Energieniveau. Aufgeregte Zustände sind sehr instabil. Die Lebensdauer der angeregten Zustände ist also sehr kurz. Daher erregen angeregte Atome in ihren Grundzustand und setzen ihre überschüssige Energie sofort als Photonen frei. Diese Übergänge sind probabilistisch und benötigen keinen Stimulus von außen. Niemand kann sagen, wann ein bestimmtes angeregtes Atom oder Molekül angeregt wird. Die Phase der emittierten Photonen ist zufällig, da der Übergangsprozess ebenfalls zufällig ist. Die Emission ist einfach spontan und die beim Übergang auftretenden Photonen sind phasenverschoben (inkohärent).

Einige Materialien haben jedoch höhere Energiezustände mit höheren Lebensdauern (solche Energiezustände werden als metastabile Zustände bezeichnet.). Daher kehrt ein Atom oder Molekül, das in einen metastabilen Zustand versetzt wurde, nicht sofort in seinen Grundzustand zurück. Atome oder Moleküle können durch Energiezufuhr von außen in ihren metastabilen Zustand gepumpt werden. Einmal in einen metastabilen Zustand gepumpt, existieren sie lange Zeit, ohne zum Boden zurückzukehren. Der prozentuale Anteil der Atome, die im metastabilen Zustand existieren, kann also stark erhöht werden, indem immer mehr Atome oder Moleküle aus dem Grundzustand in den metastabilen Zustand gepumpt werden. Diese Situation ist der normalen Situation völlig entgegengesetzt. Diese Situation wird also Bevölkerungsumkehrung genannt.

Ein Atom, das sich in einem metastabilen Zustand befindet, kann jedoch durch einfallendes Photon zur Abregung stimuliert werden. Während des Übergangs wird ein neues Photon emittiert. Wenn die Energie des einfallenden Photons genau der Energiedifferenz zwischen dem metastabilen Zustand und dem Grundzustand entspricht, sind Phase, Richtung, Energie und Frequenz des neuen Fotos identisch mit denen des einfallenden Photons. Befindet sich das materielle Medium im Zustand der Besetzungsinversion, stimuliert das neue Photon ein anderes angeregtes Atom. Schließlich wird der Prozess zu einer Kettenreaktion, die eine Flut identischer Photonen emittiert. Sie sind kohärent (in Phase), monochromatisch (einfarbig) und gerichtet (bewegt sich in dieselbe Richtung). Dies ist die grundlegende Laseraktion.

Die einzigartigen Eigenschaften von Laserlicht wie Kohärenz, Richtwirkung und ein enger Frequenzbereich sind die wichtigsten Vorteile, die bei Laseranwendungen verwendet werden. Basierend auf der Art der Lasermedien gibt es verschiedene Arten von Lasern, nämlich Festkörperlaser, Gaslaser, Farbstofflaser und Halbleiterlaser.

Heutzutage werden Laser in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt, während weitere neue Anwendungen entwickelt werden.


Unterschied zwischen normalem Licht und Laserlicht

Art der Emission:

Gewöhnliches Licht ist eine spontane Emission.

Laserlicht ist eine stimulierte Emission.

Kohärenz:

Gewöhnliches Licht ist inkohärent. (Von einer gewöhnlichen Lichtquelle emittierte Photonen sind außer Phase.)

Laserlicht ist kohärent. (Von einer Laserlichtquelle emittierte Photonen sind in Phase.)

Direktionalität:

Gewöhnliches Licht ist divergent.

Laserlicht ist sehr direktional.

Monochromatisch / Polychromatisch:

Gewöhnliches Licht ist polychromatisch. Es deckt einen breiten Frequenzbereich ab. (Eine Mischung von Wellen mit unterschiedlichen Frequenzen).

Laserlicht ist einfarbig. (Umfasst einen sehr engen Frequenzbereich.)

Anwendungen:

Gewöhnliches Licht wird bei der Beleuchtung einer kleinen Fläche verwendet. (Wo die Divergenz der Lichtquellen sehr wichtig ist).

Laserlicht wird in Augenchirurgie, Tattooentfernung, Zerspanungsmaschinen, CD-Playern, in Kernfusionsreaktoren, Laserdruck, Barcodelesern, Laserkühlung, Holographie, Glasfaserkommunikation usw. verwendet.

Fokussierung:

Gewöhnliches Lichtkann nicht auf einen scharfen Punkt fokussiert werden, da gewöhnliches Licht divergent ist.

Laserlicht kann auf einen sehr scharfen Punkt fokussiert werden, da das Laserlicht stark gerichtet ist.