A lézerek alaptulajdonságai
A lézerek alaptulajdonságai
A lézer olyan fénykibocsátó eszköz, amely különleges tulajdonságú fényt sugároz ki. A hagyományos fényforrások fényétől eltérő, a megkülönböztetés alapjául szolgáló sajátosságai a következők: 1.) egyszínűség (monokromatikusság); 2.) rendkívüli fényerősség (nagy fényintenzitás); 3.) együtt rezgő fényhullámok (koherencia); 4.) párhuzamos terjedés (kis divergencia).
A természetes fényforrások és az ember által készített korábbi lámpák általában keverék fényt sugároznak ki, ami annyit jelent, hogy fényükben a szivárvány színeinek nagy része megtalálható. A fény 300 000 km/s sebességgel terjedő elektromágneses hullámként, ill. tömeg nélküli fényrészecskék, fotonok áramaként is felfogható: ez a kettősség jelenti a fény kettős természetét. Az egyes alapszíneket hullámhosszuk különbözteti meg egymástól, pl. a piros fény hullámhossza kb. 600 nanométer (nm: 10-9 m), a zöldeké kb. 500 nm. Míg a hagyományos lámpák keverék fénye többféle hullámhossznak felel meg, addig a lézerek fényében gyakorlatilag csak egyetlen hullámhossz fordul elő, azaz egyszínűek.
A fény erőssége (intenzitása) egységnyi felületen egységnyi idő alatt átáramló fényenergiával jellemezhető. Ez az energia fotonszámban is kifejezhető, tehát a lézerek erős fénye nagy áramló fotonsűrűséget jelent. Hullámként elképzelve a fényt, az erősség a hullámok nagyságát jelenti, azaz a lézersugárban rezgő és tovaterjedő elektromos és mágneses tér rendkívül erős lehet.
A koherencia fogalma a hullámképben válik szemléletessé: a terjedő fénytér különböző részei azonos ütemben, közös fázisban hullámzanak, így hatásaik összegződnek.
Az első lézerek feltűnő tulajdonsága volt, hogy fényük keskeny, csaknem tökéletesen párhuzamos nyalábban terjed. Ez a nagyon kis mértékű széttartás (kis divergencia) tette lehetővé a fény nagy távolságokra juttatását. Míg pl. egy szokásos fényszóró fénye néhány száz méter után több méter átmérőjű folttá szóródik szét, addig egy egyszerű, hélium-neon gázlézer kezdetben 1 mm átmérőjű nyalábja még 1 km terjedés után is csak 10 cm átmérőjűvé válik. A kis divergencia még a mai lézerek 99%-ára is igaz, de nem tartozik szorosan az alaptulajdonságok közé, mert nem fizikai alapelvekből, csupán a technikai megvalósítás körülményeiből következik.
A felsorolt alaptulajdonságok mindegyike jellemzi a lézereket általában, de – mint az a későbbiekben kiderül – az egyes lézertípusok esetében nem mindig teljesül mind a négy alaptulajdonság egyforma mértékben.
