雑学 レーザー光と普通の光の違いは?仕組みを簡単に解説!

雑学 レーザー光と普通の光の違いは?仕組みを簡単に解説!

光とレーザー(レーザ)ってどう違うの?なんて聞かれて答えに窮した経験がありませんか。

コンサート会場や手術でも使われているレーザですが、普通の光と何が違うのでしょうか。

そもそもレーザはどのような仕組みで発生するのか、レーザと自然光の違いについて、簡単にまとめました。

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レーザ(レーザー)とは

雑学 レーザー光ってどんな光?

レーザ(レーザー)とはLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation(誘導放射による光の増幅、頭文字LASER)のことです。レーザ発振器を用いて人工的に作られた光で、医療や工業など、さまざまな分野で使われています。

レーザの仕組み

原子は外部からエネルギーを吸収すると、励起(れいき)状態になり、その後遷移(せんい)が起きます。つまり高いエネルギー状態になった後、低いエネルギー状態に戻りますが、この遷移のとき光が放出されます(自然放出)。

この光が他の原子の遷移を誘発し、光が発生します(誘導放出)。この誘導放出光はエネルギーが倍増、増幅されています

励起源によりレーザ媒質にエネルギーを送って、励起状態の原子数を増やして反転分布状態(※)にします。(※…通常の「基底状態」の原子数より、励起状態の原子数が多い状態のこと)

反転分布状態で電子が光を自然放出→誘導放出で光が連鎖的に増えることで、強い光、つまりレーザが作られます。

レーザ媒質の放出した光が鏡で反射し、またレーザ媒質に戻されるとさらに光を誘発、光が増幅する、という仕組みになっています。

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レーザ(レーザー)と普通の光との違い

雑学 レーザー光ってどんな光?

レーザは指向性、単色性、エネルギー密度、干渉性が高いという性質があります。

指向性

レーザは指向性が良いという性質があります。普通のライトの光と比較して広がりにくく直進します。

単色性

普通の光は複数の色がまじりあったものですが、レーザは一つの色(単一波長の集まり)です。(太陽光はプリズムに通すと7色の光に分解されます。)

可干渉性

普通の光は光の波の山と谷がバラバラですが、レーザ光は光の波の山と谷がそろっていて干渉性が高いです。

エネルギー密度

普通の光はさまざまな波長からできているため、鋭く集めることが難しいですが、レーザは集約性・収束性が高く、高いエネルギーを狭い範囲に集めることができます。

レーザ(レーザー)の種類と用途

雑学 レーザー光ってどんな光?

レーザの種類と用途をまとめました。

レーザの種類

レーザ媒質により、次のような種類に分けられます。

・半導体レーザ

・固体レーザ

・気体レーザ

・液体レーザ

・ファイバーレーザ

・自由電子レーザ

波長により、次のようにも分類されます。

・赤外線レーザ

・紫外線レーザ

・X線レーザ

・可視光レーザ

レーザの用途

・レーザ加工(切断、彫刻、切断、溶接など)

・DVD、CD

・レーシックの手術

・美容皮膚科の手術

・コンサートの照明

まとめ

レーザ光は普通の自然光とは異なり、指向性、エネルギーがとても高い光で、単一波長の集まりです。人の目にも見えないような波長のレーザ光もあります。

またレーザはさまざまな分野に応用され、私たちの生活にも欠かせないものになっています。