激光具有哪些特点？_备孕

激光也是光，它与普通光没有本质上的区别。但激光又是一种特殊的光，与普通光相比具有方向性好、单色性好、高亮度和优异的相干性四个特点。激光的各种应用正是基于上述特点，在这些方面目前还找不到第二种光源可与激光媲美。

（一）指点江山千里外——方向性好

方向性即光束的指向性，常以a角大小来评价，a角越越小光束发散越小，方向性越好。若a角趋于零，就可近似地把它称作“平行光”。灯光、阳光等普通光是射向四面八方的，根本谈不上方向性。虽然人们可以置光源于透镜或凹面反射镜的焦点上，获得近似“平行光”，但因光源总有一定大小，镜面不可能做到绝对准确，加之镜子孔径衍射引起的发散，就是普通光中方向性最好的探照灯的光束也总有0.01弧度的发散角（1弧度=103毫弧度＝57.296度），这是普通光目前利用光学系统后方向性达到的最高水平。

由于谐振腔对光振荡方向的限制，激光只有沿腔轴方向受激辐射才能振荡放大，所以激光射束具有很高的方向性。当然，由于谐振腔反射镜对光存在衍射极限，如不采取一定措施，想使发散角为零是相当困难的。尽管如此，激光的发散角一般在毫弧度数量级，比探照灯光的发散角小10倍以上，比微波小约100倍。激光束借助光学发射系统，a角可小到几乎是零，接近于平行光束。

（二）红橙黄绿青蓝紫——单色性好

从电磁波谱中，我们可以看到，对应一种颜色就有一种波长。“雨后复斜阳，彩虹架长空”，这是我们常见的自然现象，因为太阳光包含着所有可见光的波长，也就是包含着世界上所有的各种颜色，结果却成了白色。所以，“白”光是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色光的混合。一种光所包含的波长范围越小，它的颜色就越纯，看起来就越鲜艳，通常我们把这种现象称之为单色性高。一般把波长范围小于几埃（1埃=1亿分之一厘米）的一段辐射称为单色光，发射单色光的光源称为单色光源。和激光束的发散角是衡量光束方向性好坏的标志一样，谱线宽度则是衡量单色性优劣的标准。

人们在长期生产和科学实验中，已经创造出很多单色光源，如各种霓虹灯、水银灯、钠光灯等。以往最好的单色光源是同位素氪灯86，它在低温下发出的光波长范围只有约0.005埃，室温下的谱线宽度为0.0095埃，因此它的颜色很鲜艳。激光的出现，在光的单色性上引起了一次大的飞跃。如单色性好的氦氖激光，它的波长范围比千万分之一埃还要小，最小的已经达到一千亿分之几埃，它的单色性比普通光真不知要好多少亿倍。因此，激光是颜色最纯、色彩最鲜的光。

（三）100亿倍于太阳光——亮度高

简单讲亮度，是指光源在单位面积上的发光强度。它是评价光源明亮程度的重要指标。

为了生产实践的需要，光学上规定：光源在单位面积上，向某一方向的单位立体角内发射的光功率称为光源在这个方向上的亮度。在一般照明工程中，亮度单位是“熙提”。简单地讲，1熙提就是在1厘米2的单位面积上发光强度为1烛光。几种光源的亮度见表。

大家知道，电灯要比蜡烛亮得多，炭弧灯又比电灯更亮，而超高压水银灯比炭弧灯又要亮出十几倍。那么，世界上最亮的光源是什么呢？人造小太阳（长弧氙灯）的出现，它的亮度已经赶上了太阳。而高压脉冲氙灯更比太阳亮上10倍。但在激光面前，无论是太阳、人造小太阳，还是高压脉冲氙灯，他们的亮度都算不了什么。一支功率仅为1毫瓦的氦氖激光器的亮度，比太阳约高100倍；一台巨型脉冲的固体激光器的亮度可以比太阳表面亮度高1010倍，即100亿倍。这年光源亮度上是一次何等惊人的大飞跃啊！我们可以毫不夸张地说，激光是现代最亮的光源，它的亮度是过去的一切都望尘莫及。迄今为止，唯有氢弹爆炸瞬间的强烈闪光，才能与它相比拟。在这里我们应该值得注意的是，绝不能把激光的亮度误解为激光器所能给出的光能量，比相同时间内太阳光给出的还多。实际上这是由于激光把脉冲宽度压的很窄、光束的发散角又很小的缘故。

（四）黑白相间条纹清——相干性好

激光是一种相干光，这是激光这一崭新光源与普通光源最重要的区别。那么，什么是光的相干性呢？我们不妨用水波来进行解释：当你同时向平静的湖水中投入两块石头后，它们就各自组成了一组水波。两组水波各自进行独立的传播，但又互相影响，相互干扰，这叫“波的干涉现象”。如果我们再仔细观察这两组水波相互干涉时，就会进一步发现，要是两组波峰与波峰相遇，则波浪起伏得更高；同样，如波谷与波谷相遇，则波浪凹处会变得更深。要是一组水波的波峰与另一组水波的波谷相遇，那么波浪就将互相抵消。这种现象就称为“波的叠加现象”。波的叠加原理是：每一个波在其所到达的区域内，都独立地激发起振动，与是否同时存在其他波无关；而当两列波产生干涉，同时作用于某一点上时，则该点的振动等于每列波单独作用时所引起的振动的代数和。我们把能够产生干涉现象的两列波称为“干涉波”。发出相干波的波源称为“相干波源”。

不过需要指出，上述四个特点是笼统地就激光在其整体上与普通光相比较而言的。其实，在实际应用中无需对四个特性都提出很高的要求。例如：全息照相的主要要求是单色性和相干性好；激光通信主要要求是方向性、单色性和相干性好；激光测距主要要求是方向性好和高亮度；激光武器主要要求则是高亮度和方向性好等等。应用目的不同，就应选用或研制不同特点的激光器。

激光的特点

1、定向发光

普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。

1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。

2、亮度极高

在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度最高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。

红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率最强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。

激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高。

3、颜色极纯

光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。

比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。

如氪灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性之冠，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氪灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。