Dlaczego światło lasera jest spójne i mało rozbieżne?

Pytanie

Pyta Tomasz

Dlaczego światło lasera jest spójne i mało rozbieżne?

Odpowiedź

Odpowiada Piotr Wasylczyk

Proszę wyobrazić sobie dwa chóry. W pierwszym z nich są sami indywidualiści: każdy z nich śpiewa co prawda czysto, ale zupełnie nie zwraca uwagi na swoich kolegów i koleżanki – zaczyna kiedy mu się podoba, kończy w pół taktu i przeskakuje w inne miejsce partytury. W drugim chórze każdy śpiewak słucha innych i stara się dopasować swój głos do tego, co słyszy.

Tak obrazowo można przedstawić dwa rodzaje emisji światła: w najczęściej spotykanych źródłach, takich jak gwiazdy, żarówki, diody LED, neony, atomy emitują promieniowanie „nic o sobie nie wiedząc” – ten proces nazywamy emisją spontaniczną. Inaczej jest w laserze: tutaj, dzięki odpowiedniemu przygotowaniu ośrodka świecącego (chodzi głównie o szybkie dostarczenie energii, i to nie byle gdzie, tylko we właściwe miejsce, tzn. obsadzenie właściwych poziomów energetycznych w atomach czy cząsteczkach) możemy doprowadzić do sytuacji, w której dominuje emisja wymuszona: kolejna porcja energii jest wyświecana dopiero, kiedy zostanie „wyzwolona” przez światło krążące we wnęce lasera.

To, że światło z lasera ma takie, a nie inne właściwości jest bezpośrednią konsekwencją tego, że powstało w wyniku emisji wymuszonej: spójność bierze się z zachowania relacji fazowych, a mała rozbieżność z zachowania kierunku emisji.