Свойства лазерного излучения

Излучение лазера представляет собой поток летящих, почти параллельно, одинаковых фотонов. Такое излучение имеет ряд весьма важных особенностей. Первая особенность - весьма малая расходимость лазерного излучения. Если, например, диаметр лазерного пучка 1 см, а длина волны 5*10-5 см, то угол расходимости составляет всего лишь 5 *10-5 рад, или 0,003°. С помощью собирающих линз и зеркал лазерные лучи можно сфокусировать в точку размером 0,5 мкм (для видимого света). При этом угол расходимости уменьшается до 10-7 рад. Если такой луч послать на Луну, то он высветит на ее поверхности круг диаметром 30 м. Вторая особенность лазерного излучения - высокая монохроматичность, т. е. практически излучение имеет одну единственную частоту и соответствующую ей одну-единственную длину волны. Это объясняется тем, что у всех фотонов в лазерном пучке одинаковая энергия. Но все же при лазерном излучении наблюдаются флюктуации частоты, за счет того что не которая, очень небольшая часть атомов дает спонтанное излучение, некогерентное с основным излучением. Поэтому лазерное излучение занимает очень узкую полосу частот, примерно 10-3Гц. Третья особенность лазерного излучения, состоит в том, что можно в широких пределах, управлять длительностью излучения от сколь угодно длительных до сверхкоротких (всего лишь 10-14 - 10-15) импульсных вспышек. Импульсы света такой малой длительности имеют в пространстве ничтожно малую длину и огромную мощность. Современные лазеры излучают в одном импульсе энергию до нескольких тысяч джоулей. Это соответствует мощности во много раз большей, чем у крупнейших электростанций. Например, если энергия импульса 103 Дж, а его длительность 10-13 с, то мощность равна 103 Дж/10-13 с = 1016 Вт = 1010 МВт. Огромная мощность лазерного излучения приводит к тому, что вещества, освещенные лазером, могут быть нагреты до весьма высоких температур. Интенсивность сфокусированного лазерного пучка может быть 1020 Вт/см2 и более и при этом напряженность электрического поля в луче достигает 1011 В/см. Под действием такого сильного поля у многих веществ происходит ионизация атомов: они расщепляются на электроны и положительные ноны.