激光特性：高亮度、准确测距

2023-08-11 理论教育版权反馈

【摘要】：利用激光的这一特性，科学家在1962年测出了地球与月球的精确距离。（二）亮度高在激光发明前，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。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02 lx，颜色鲜红，激光光斑明显可见。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。

激光与普通光相比，具有如下特性：

（一）方向性好

普通光是向四面八方发光。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，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，在传播中始终像一条笔直的线，不易发散。一束激光射出20 km远，光斑只有杯口那么大。1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约为3.8×105km，但激光在月球表面的光斑不到2 km。若以聚光效果很好的探照灯光柱射向月球，其光斑直径将覆盖整个月球。利用激光的这一特性，科学家在1962年测出了地球与月球的精确距离。

（二）亮度高

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，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 lx，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10-12lx，人的眼睛根本无法察觉。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。

（三）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0.76～0.4 μm之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色。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10-5nm，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。

激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10-9nm，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。

（四）相干性高

激光的频率、振动方向、相位高度一致，使激光光波在空间重叠时，重叠区的光强分布会出现稳定的强弱相间现象。这种现象叫作光的干涉，所以激光是相干光。而普通光源发出的光，其频率、振动方向、相位不一致，称为非相干光。

激光的闪光时间可以极短。由于技术的原因，普通光源的闪光时间不可能很短，照相用的闪光灯，闪光时间是1/1000 s左右。脉冲激光的闪光时间很短，可达到6 fs（1 fs=10-15s）。闪光时间极短的光源在生产、科研和军事方面都有重要的用途。

激光特性：高亮度、准确测距

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