Что представляет собой длина волны лазера и какую роль она играет.

• Что означает волновая длина лазера?
• Типы лазеров и их спектральная длина
• Различия лазерного излучения и обычного света
• Диапазон спектра лазера (окраска излучения)
• Как измерить длину волны лазера?

Что понимают под длиной волны лазера?
Лазерное свечение представляет собой форму энергии, отсутствующую в естественных источниках света. Оно создаётся специализированными устройствами — оптическими квантовыми генераторами (ОКГ), известными как лазеры.

Длина волны лазера — это промежуток, на который перемещается волна за один цикл, соответствующий расстоянию между двумя ближайшими точками среды, совершающими колебания в одинаковой фазе.

Значение длины волны может находиться в пределах тысяч нанометров: чем ближе к ультрафиолетовому диапазону, тем короче. Она может составлять сотни нанометров или даже меньше. Разные частоты и длины волн используются в разнообразных сферах, обеспечивая новые достижения в науке и технике.

Волновая длина электромагнитного излучения в оптическом диапазоне выражается в нанометрах (нм) или микрометрах (мкм), при этом 1 мкм соответствует 1000 нм.

Свет излучается источником в виде волн. Как и морская волна, световая обладает измеримой высотой, длиной и длительностью. Длину волны ученые фиксируют в нанометрах (нм). Видимый диапазон света охватывает значения от 400 до 700 нм. Каждой длине волны соответствует свой цвет. Значительная часть этих волн относится к видимому спектру, доступному для восприятия человеческим глазом.

• 400 нм — фиолетовый;
• 450 нм — синий;
• 585–620 нм — оранжевый;
• 650–700 нм — красный.

Существуют и более длинные волны, выходящие за пределы видимого спектра. Они называются инфракрасными и лежат в диапазоне от 700 нм до 1 мм. Ближе всего к видимому свету находится ближний инфракрасный диапазон — 800–2500 нм.

Сегодня наиболее распространёнными источниками лазерного излучения считаются лазерные диоды. Их длина волны определяется особенностями конструкции и применяемыми материалами. Диоды работают от электрического тока, преобразуя электрическую энергию в свет. Однако не для всех длин волн удаётся получить нужные характеристики — мощность или энергию. В таких случаях применяют методы преобразования частоты.

Цвет (длина волны) генерируемого излучения зависит от используемого вещества. Например, кристалл Nd:YAG (неодим: иттрий-алюминиевый гранат) испускает свет с длиной волны 1064 нм. Некоторые вещества и газы способны формировать несколько длин волн, что определяется оптической схемой лазера.

Типы лазеров и соответствующие им длины волн

Вот таблица:

Отличия лазерного света от обычного

Лазер формирует узконаправленный и мощный световой поток. Его главные особенности:

• Монохроматичность— излучение имеет одну длину волны. В отличие от белого света (смесь 400–700 нм), лазер излучает строго определённый цвет.
• Направленность— луч практически не рассеивается. Для сравнения: свет лампы расходится во все стороны, быстро теряя интенсивность.
• Когерентность— волны синфазны, что обеспечивает стабильность и высокую энергию луча.

Благодаря этим свойствам даже маломощные лазеры способны сохранять высокую концентрацию энергии на значительных расстояниях, тогда как обычные источники света быстро теряют яркость.

Спектр лазерного излучения (цвет)

Спектр лазера, или его цвет, определяется диапазоном длин волн, которые он испускает. Длина волны зависит от конструкции и применённых материалов.

Примеры:

• Красный лазер — 630–670 нм
• Зелёный лазер — 532 нм
• Синий лазер — 445–450 нм
• Жёлтый лазер — около 589 нм
• Инфракрасный — более 700 нм
• Ультрафиолетовый — менее 400 нм

Цвет играет ключевую роль в применении:

• Зелёныйхорошо заметен глазом, используется в астрономии и системах наведения.
• Красный— в лазерных указках и сканерах штрих-кодов.
• Синий— в медицине и косметологии, включая офтальмологию.
• ИК-диапазон— востребован в физиотерапии благодаря глубокой проникающей способности и мягкому терапевтическому действию.

Безопасность также зависит от длины волны: чем короче волна, тем выше риск повреждения глаз и кожи.

Как измерить длину волны лазера?

Существует несколько способов определения длины волны:

• Спектрометры
  Приборы, разделяющие лазерное излучение на составляющие и фиксирующие их интенсивность. Позволяют точно определить спектральный состав и длину волны.
• Интерференционные фильтры
  Пропускают или отражают свет только определённой длины волны, отсеивая остальные. Используются для выделения нужного диапазона.
• Дифракционные решётки
  Разлагают лазерный луч за счёт дифракции. Угол отклонения зависит от длины волны, что позволяет её измерить.
• Оптические спектроанализаторы
  Высокоточные устройства, сочетающие дифракционные решётки и фотоприёмники, обеспечивают детальный анализ спектра с высоким разрешением.