สมบัติของแสงเลเซอร์


             ต้นกำเนิดแสงโดยทั่วไปให้แสงซึ่งมีสมบัติ  มีดังนี้

    1.  แสงโดยทั่วไปเกิดจากอะตอมปล่อยโฟตอนตามธรรมชาติ   ซึ่งแต่ละอะตอมจะปล่อยโฟตอนในทิศต่างๆ กัน   ดังนั้นโฟตอนแต่ละตัวจะมีเฟสต่างกัน   แสงจึงไม่เสริมกัน   และเมื่อออกจากต้นกำเนิดแสง  ตามปกติลำแสงโดยทั่วไปจะบานออก (diverge) ทำให้ความเข้มของแสงลดลงเรื่อยๆ จนกระทั่งหายไปในที่สุด
       
2. แสงจากหลอดไฟโดยทั่วไปจะมีหลายความถี่  หรือหลายความยาวคลื่น  หรือหลายสี  และถึงแม้ว่าเราจะกรองให้มีแสงที่มีความถี่เดียว   แต่ละโฟตอนของแสงสีเดียวก็ยังมีเฟสต่างกัน  ดังนั้นต้นกำเนิดแสงโดยทั่วไปจึงไม่เป็นอาพันธ์หรือมีความเป็นอาพันธ์น้อยมาก

ความแตกต่างของแสงธรรมดาและแสงเลเซอร์

แสงธรรมดา

แสงเลเซอร์

objects_01.gif

แหล่งกำเนิดแสงทั่วไป  ให้คลื่นหลายความถี่และทิศทางไม่แน่นอน
ลำแสงทั่วไปจะบานออก (diverge) ทำให้ความเข้มของแสงลดลงเรื่อยๆ จนกระทั่งหายไปในที่สุด 

แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ให้แสงมีความถี่และเฟสเดียวกัน
และทิศทางไปทางเดียวกัน

แสงทั่วไปมีหลายความถี่ความเข้มแสงมีค่าไม่สม่ำเสมอ

แสงเลเซอร์มีความถี่เดียวและความเข้มแสงมีค่าสม่ำเสมอ

 

 การทดลองเสมือนจริงเรื่องแสงเลเซอร์

               แสงเลเซอร์มีสมบัติ ดังนี้

               1.  มีทิศทางเดียวที่แน่นอน  (directionality หรือ parallel beam)  
               2.  เป็นแสงที่มีความถี่เดียวสีเดียว (monochromatic light)
               3.  มีความเป็นอาพันธ์สูงมาก (coherent phase)

               เนื่องจากว่าแสงเลเซอร์มีความถี่เดียว  และทุกโฟตอนมีเฟสเดียวกัน   ดังนั้นลำแสงเลเซอร์ถูกปล่อยออกมาเป็นลำแสงขนานกับแกนของตัวกลางเลเซอร์     ลำแสงเลเซอร์จึงสามารถเดินทางได้เป็นระยะไกล   โดยที่ลำแสงจะบานออกน้อยมาก

              4.  มีความจ้า ความเข้ม (brightness หรือ high intensity)  สูงมาก   ซึ่งความจ้าหมายถึงกำลังของแสงเลเซอร์ที่ถูกปล่อยออกมาต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ต่อหนึ่งมุมตัน (solid angle) มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเซนติเมตรสเตอเรเดียน (w/cm - steradian)

     บทสนทนาระหว่างโอบีวันกับอนาคิน
    เรื่อง เลเซอร์ลำแสงที่มีระเบียบ

        โอบีวัน   : แสงเลเซอร์ ใช้ตัดแก้วและโลหะได้  ในวงการแพทย์  ใช้แสงเลเซอร์สำหรับปรับแต่งกระจกตา สำหรับผู้ที่มีสายตาสั้นหรือยาว  ในวงการวิทยาศาสตร์ นักฟิสิกส์ได้ใช้แสงเลเซอร์หลอมรวมนิวเคลียส ให้เป็นนิวเคลียสขนาดใหญ่และได้พลังงานมหาศาลออกมา  ปฏิกิริยานี้ มีชื่อเรียกว่า นิวเคลียรฟิวชั่น  หลายคนคงเคยเข้าไปใน ซุปเปอร์มาร์เก๊ต และเห็นพนักงานขาย  ใช้เครื่องอ่านบาร์โค๊ด  อ่านราคาสินค้า  ภายในของเครื่องอ่านเหล่านี้ ใช้เครื่องกำเนิดแสงเลเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่สำคัญสุด
        อนาคิน : อาจารย์ครับ  ผมสงสัยว่า แสงเลเซอร์คืออะไร  และมันแตกต่างจากแสงทั่วๆ ไปอย่างไร
        โอบีวัน   : ก่อนที่ครูจะอธิบายว่าแสงเลเซอร์คืออะไร...  เรามาดูกันก่อนว่า  แสงที่เกิดจากแหล่งกำเนิดแสงแบบต่างๆ เป็นเช่นไร  เธอทดลองเลือกแหล่งกำเนิดแสงและดูลักษณะของคลื่นแสง  สำหรับแสงเลเซอร์  ให้เธอเปลี่ยนสีและสังเกตว่าความยาวคลื่นเปลี่ยนไปอย่างไร....
        อนาคิน : อาจารย์ครับ ผมสังเกตเห็นว่า ถ้าแหล่งกำเนิดเป็นแสงเลเซอร์ ลำคลื่นจะมีระเบียบสูงมาก  ขนาดของลูกคลื่นเท่ากันหมด ส่วนแสงอื่นๆ มีสีหลายสีคละเคล้ากันไป  และขนาดของลูกคลื่นไม่ค่อยจะเท่ากัน  เมื่อผมเปลี่ยนเป็นแสงเลเซอร์ และปรับสี  ขนาดของลูกคลื่นจะเปลี่ยนไปทุกลูกคลื่น  แต่ก็ยังมีขนาดเท่ากัน ทำไมถึงเป็นเช่นนี้ครับ
         
        โอบีวัน   : อนาคินสังเกตได้เก่งมากๆ  และถ้าเธอเปลี่ยนเป็นแสงอาพันธ์ (Monochomatic) จะเห็นว่าแสงมีสีเดียวตลอด
         
        อนาคิน : ผมเห็นอย่างที่ท่านอาจารย์บอกจริงๆ คะ   และเมื่อเปลี่ยนกลับไปที่แสงเลเซอร์  ก็มีสีเดียวเช่นเดียวกันกับแหล่งกำเนิดแสงอาพันธ์
         
        โอบีวัน   : ถูกต้อง....  แสงเลเซอร์  เป็นแสงที่มีระเบียบสูงและเป็นแสงอาพันธ์  นักวิทยาศาสตร์ทราบกันดีอยู่แล้วว่า  แสงเป็นได้ทั้งอนุภาคกับคลื่น หรือเป็นได้ทั้งสองอย่างพร้อมๆ กัน  ถ้าเราสมมติว่าแสงเป็นอนุภาคเล็กๆ ลำแสงเลเซอร์ ก็คือลำของอนุภาคขนาดจิ๋ว  ที่พุ่งไปข้างหน้าอย่างมีระเบียบ  หรือถ้าเราสมมติให้แสงเป็นคลื่น ลำแสงเลเซอร์ก็คือ ลูกคลื่นที่มีความคลื่นเท่ากันทุกลูกคลื่น
         
        อนาคิน : ผมเข้าใจแล้วครับ  แต่ว่าเราจะสร้างแสงเลเซอร์ได้อย่างไรครับท่านอาจารย์

 

<<ย้อนกลับ   ถัดไป>>

 

             

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล