Номер 3, страница 215 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Какими свойствами обладает лазерный луч?

Лазерный луч, или когерентное оптическое излучение, обладает рядом уникальных свойств, которые отличают его от света обычных источников (например, солнца или лампочки). Эти свойства обусловлены механизмом его генерации — вынужденным (стимулированным) излучением.

Монохроматичность. Это свойство означает, что лазерное излучение имеет очень узкий диапазон частот (или длин волн), то есть оно является практически одноцветным. Если свет от лампы накаливания представляет собой смесь волн всех цветов радуги, то лазерный свет состоит из волн почти одной и той же длины. Степень монохроматичности определяется как отношение ширины спектральной линии $Δ\nu$ к центральной частоте $\nu_0$. У лазеров это отношение чрезвычайно мало. Это свойство является следствием того, что излучение происходит при переходах электронов между двумя строго определенными энергетическими уровнями.

Когерентность. Это одно из самых важных свойств лазерного излучения. Оно означает, что колебания электромагнитного поля во всех точках лазерного луча происходят согласованно. Различают временную и пространственную когерентность. Временная когерентность означает, что фаза волны в данной точке пространства сохраняется предсказуемой в течение длительного времени. Пространственная когерентность означает, что колебания в разных точках поперечного сечения луча также согласованы по фазе. Благодаря когерентности световые волны в пучке усиливают друг друга, что позволяет, например, получать четкую интерференционную картину.

Направленность. Лазерное излучение распространяется в виде очень узкого, почти не расходящегося пучка света. Угол расходимости лазерного луча очень мал (может составлять доли угловой минуты). Это означает, что даже на больших расстояниях диаметр светового пятна увеличивается незначительно. Такая высокая направленность достигается за счет конструкции лазера, в частности, использования оптического резонатора (системы из двух зеркал), который обеспечивает многократное прохождение света вдоль одной и той же оси, усиливая только те фотоны, что движутся строго в заданном направлении.

Высокая интенсивность. Из-за малой расходимости вся энергия лазерного луча концентрируется в очень узком пучке. Это позволяет достигать огромной плотности мощности (интенсивности). Более того, лазерный луч можно сфокусировать с помощью линзы в очень маленькое пятно, размером сравнимым с длиной волны света. В результате в этом пятне создается колоссальная концентрация энергии, способная плавить и даже испарять любые материалы. По яркости (мощности, излучаемой с единицы поверхности в единичный телесный угол) лазеры на много порядков превосходят все другие источники света.

Ответ: Основными свойствами лазерного луча являются: монохроматичность (одноцветность), когерентность (согласованность волновых процессов), высокая направленность (малая расходимость) и большая интенсивность (высокая концентрация энергии).