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20世紀の三大発明の一つレーザーとは?

知っていましたか?

レーザーとは英語ではLASERとなりますが、これはLight Amplification by Stimulated Emission of Radiationを略した呼び名なのです!

MEMO
LASER = Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

レーザーとは20世紀の三大発明の一つに選ばれたほどの極めて特別な人工的な光で、その名前は輻射の誘導放出に因る光増幅と言う発信原理を表しています。

ではレーザーとはどのように特別なのか、その特長は以下の4つに集約されます。

レーザーの特長1.単色性

私達の身の周りの光は、実は様々な色の光が混じって見えています。
そしてその光の足し算の結果として、大抵の光は白っぽく見えています。

その光の色と言うのが、光の波長と言う単位となります。

理科の実験を思い出してください。
身の周りの光をプリズムを通して見ると、白っぽく見えていた光が、それぞれの波長に分解されて見えたのを覚えてはいませんでしょうか?

レーザー光を単純に言えば、一つの波長しか無い特別な光です。(厳密には波長幅が有ったり、マルチバンドで発振するレーザーも有りますが。)
だからレーザー光をプリズムに通しても分解される事は無く、入れたのと同じ色の光しか出て来ません。

波長が一つしか含まれていないと、光学系で効率的に操作が出来ると言うメリットを享受出来ます。

レーザーの特長2.指向性

裸電球をイメージして下さい。

通常は光源から光は四方八方に飛んでいきます。
普通の光には指向性は全く無いのです。

例えば懐中電灯は指定した方向を照射したいので、後部に反射板や前部にレンズで補正してもこのようなイメージで光は散乱して広がってしまいます。

レーザー光はそもそも指向性が有る特別な光なので、光学系で少し補正してあげれば綺麗に直進していきます。

このレーザー光の指向性と言う特長を活かした製品が、あのレーザーポインターになる訳です!

レーザーの特長3.エネルギー密度

上述のようにレーザー光は単色性が有る特別な光なので、レンズで絞り込む事でエネルギー密度を上げる事が可能です。

様々な波長が混ざっているとレンズを用いてもそれぞれの屈折率が異なるので上手く絞り込めませんが、単色性を利用して回析限界まで絞り込めば鉄板を切る程のエネルギー密度にする事も可能になるのです。

レーザーの特長4.可干渉性

光には波のような性質も有り、それぞれの波が同じ方向に組み合わされば増幅され、反対方向に組み合わされば消え去ると言う面白い干渉が発生します。

普通の光はランダムに発生した光の集合体、言わば様々な光のごった煮です。
一方のレーザー光は輻射の誘導放出に因る光増幅に発振された特別な光なので、その中の光子の位相やエネルギーが揃っているので干渉性が高いのです。

これを上手く応用したわかり易い一つが、ホログラフィーと言う浮き出て見える不思議な技術となります。

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