Différence entre la lumière ordinaire et la lumière laser

Différence principale - lumière ordinaire vs lumière laser

La lumière ordinaire et la lumière laser sont des ondes électromagnétiques. Par conséquent, les deux se déplacent avec la vitesse de la lumière dans le vide. Cependant, la lumière laser a des propriétés très importantes et uniques qui ne peuvent pas être vues dans la nature. La lumière ordinaire est divergente et incohérente alors que la lumière laser est fortement directionnelle et cohérente. La lumière ordinaire est un mélange d'ondes électromagnétiques ayant différentes longueurs d'onde. Laser light, sur la main, est monochromatique. C'est le principale différence entre la lumière ordinaire et la lumière laser. Cet article se concentre sur les différences entre la lumière ordinaire et la lumière laser.

Quelle est la lumière ordinaire

La lumière du soleil, les ampoules fluorescentes et les ampoules à incandescence (ampoules à filament de tungstène) sont les sources de lumière ordinaires les plus utiles..

Selon les théories, tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu (0K) émet un rayonnement électromagnétique. C'est le concept de base utilisé dans les ampoules à incandescence. Une ampoule à incandescence a un filament de tungstène. Lorsque l'ampoule est allumée, la différence de potentiel appliquée provoque l'accélération des électrons. Mais ces électrons entrent en collision avec des noyaux atomiques sur des distances plus courtes car le tungstène a une résistance électrique élevée. À la suite de collisions électron-atome, les impulsions des électrons changent, transférant une partie de leur énergie aux noyaux atomiques. Ainsi, le filament de tungstène se réchauffe. Le filament chauffé agit comme un corps noir et émet des ondes électromagnétiques couvrant une large plage de fréquences. Il émet des micro-ondes, IR, des ondes visibles, etc. Seule la partie visible de son spectre nous est utile..

Le soleil est un corps noir surchauffé. Par conséquent, il émet une énorme quantité d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques, couvrant une large gamme de fréquences allant des ondes radio aux rayons gamma. De plus, tout corps chauffé émet des radiations, y compris des ondes lumineuses. La longueur d'onde correspondant à l'intensité maximale d'un corps noir à une température donnée est donnée par la loi de déplacement de Wien. Selon la loi de déplacement de Wien, la longueur d'onde correspondant à l'intensité maximale décroît à mesure que la température augmente. À la température ambiante, la longueur d'onde correspondant à l'intensité maximale d'un objet tombe dans la région IR. Cependant, la longueur d'onde correspondant à l'intensité la plus élevée peut être ajustée en augmentant la température du corps. Mais nous ne pouvons pas arrêter l'émission d'ondes électromagnétiques ayant d'autres fréquences. Par conséquent, ces ondes ne sont pas monochromes.

Normalement, toutes les sources de lumière ordinaires sont divergentes. En d'autres termes, les sources de lumière ordinaires émettent des ondes électromagnétiques dans toutes les directions de manière aléatoire. Il n'y a pas non plus de relation entre les phases des photons émis. Donc, ils sont des sources de lumière incohérentes.

En général, les ondes émises par des sources de lumière ordinaires sont polychromatiques (ondes ayant plusieurs longueurs d’onde).

Quelle est la lumière laser

Le terme «LASER» est un acronyme pour Light UNEmplification par le Stemporisé Emission de Radiation.

En général, la plupart des atomes d'un milieu matériel restent dans leurs états fondamentaux, ceux-ci étant les plus stables. Cependant, un faible pourcentage d'atomes existe à des états d'énergie excités ou supérieurs. Le pourcentage d'atomes existant à des niveaux d'énergie supérieurs dépend de la température. Plus la température est élevée, plus le nombre d'atomes est élevé à un niveau d'énergie excité donné. Les états excités sont très instables. Ainsi, les durées de vie des états excités sont très courtes. Par conséquent, les atomes excités se désexcitent vers leurs états fondamentaux, libérant immédiatement leur excès d'énergie sous forme de photons. Ces transitions sont probabilistes et ne nécessitent aucun stimulus extérieur. Personne ne peut dire quand un atome ou une molécule excité va se désexciter. La phase des photons émis est aléatoire car le processus de transition est également aléatoire. Simplement, l'émission est spontanée et les photons émis lorsque des transitions se produisent sont déphasés (incohérents).

Cependant, certains matériaux ont des états d’énergie plus élevés et une durée de vie plus longue (de tels états d’énergie sont appelés états métastables.). Par conséquent, un atome ou une molécule promu à un état métastable ne retourne pas immédiatement à son état fondamental. Les atomes ou les molécules peuvent être pompés vers leurs états métastables en fournissant de l'énergie de l'extérieur. Une fois pompés dans un état métastable, ils existent depuis longtemps sans retourner au sol. Ainsi, le pourcentage d'atomes existant à l'état métastable peut être largement augmenté en pompant de plus en plus d'atomes ou de molécules vers l'état métastable à partir de l'état fondamental. Cette situation est complètement opposée à la situation normale. Donc, cette situation s'appelle inversion de population.  

Cependant, un atome qui existe dans un état métastable peut être stimulé pour se désexciter par un photon incident. Au cours de la transition, un nouveau photon est émis. Si l'énergie du photon entrant est exactement égale à la différence d'énergie entre l'état métastable et l'état fondamental, la phase, la direction, l'énergie et la fréquence de la nouvelle photo seront identiques à celles du photon incident. Si le milieu matériel est à l'état d'inversion de population, le nouveau photon stimulera un autre atome excité. Finalement, le processus deviendra une réaction en chaîne émettant un flot de photons identiques. Ils sont cohérents (en phase), monochromatiques (une seule couleur) et directionnels (se déplacent dans le même sens). C'est l'action laser de base.

Les propriétés uniques de la lumière laser telles que la cohérence, la directivité et la plage de fréquences étroite constituent les principaux avantages des applications laser. Sur la base du type de milieu laser, il existe plusieurs types de lasers, à savoir les lasers à l'état solide, les lasers à gaz, les lasers à colorant et les lasers à semi-conducteurs..

Aujourd'hui, les lasers sont utilisés dans de nombreuses applications différentes, tandis que de nouvelles applications sont en cours de développement..

Différence entre la lumière ordinaire et la lumière laser

Nature de l'émission:

Lumière ordinaire est une émission spontanée.

Lumière laser est une émission stimulée.

La cohérence:

Lumière ordinaire est incohérent. (Les photons émis par une source de lumière ordinaire sont déphasés.)

Lumière laser est cohérent. (Les photons émis par une source de lumière laser sont en phase.)

Directionalité:

Lumière ordinaire est divergent.

Lumière laser est hautement directionnel.

Monochromatique / Polychromatique:

Lumière ordinaire est polychromatique. Il couvre une large gamme de fréquences. (Un mélange d'ondes ayant des fréquences différentes).

Lumière laser est monochromatique. (Couvre une gamme de fréquences très étroite.)

Applications:

Lumière ordinaire est utilisé pour éclairer une petite zone. (Où la divergence des sources de lumière est très importante).

Lumière laser est utilisé dans la chirurgie oculaire, l'enlèvement de tatouage, les machines à couper les métaux, les lecteurs CD, les réacteurs à fusion nucléaire, l'impression laser, les lecteurs de codes barres, le refroidissement laser, l'holographie, la communication par fibres optiques.

Mise au point:

Lumière ordinaire ne peut pas être focalisé sur un point précis car la lumière ordinaire est divergente.

Lumière laser peut être concentré à un point très net comme la lumière laser est hautement directionnelle.