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レーザー光の強さ(エネルギー)と波長には関係がないのですか?
一定の波長のレーザー光源で、エネルギーの強さを変更して出力できるということはどういうことなんでしょう。

A 回答 (5件)

量子力学的なイメージとしては


①光は粒の集まり
②光の粒が持つエネルギーは波長で決まる。
③光の出力を変えると、単位時間あたりに放出される粒の数が変わる。

このイメージの問題は、光の粒は光が他と相互作用する最小単位という
意味なので、粒を小さな点状の粒子と捉えることはできないということ。

でもエネルギーの流れとしてのイメージなら、こんなもので十分。

また古典的にとらえるなら、粒のことは忘れて、電磁波として
とらえた方が簡単。出力が大きい=電磁波の振幅が大きい
で十分です。
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・レーザー光の強度(intensity)という場合、普通はエネルギー束(energy flux)を指し、単位面積を単位時間に通過する光のエネルギーのことです。

単位は、W/m^2(W/cm^2を使う事が多い)。
・レーザー光の出力(power)は、強度をビーム面積について積分した量。単位はW(ワット)。
出力には、2種類あって平均出力(average power)とパルスレーザーに使われる尖頭出力(peak power)があります。
・レーザー光のエネルギー(energy)という量は、パワーを時間積分した量であり、出力の意味で使うのはパルスレーザーに限られますが、その場合にはパルス幅を同時に使います。
・波長と関係があるのは、光子のエネルギー(photon energy)でプランク定数をhとして周波数をfとして(hν)。あるいは波長をλとして光速をcとすると(hc/λ)。単位はJ(ジュール)でもいいですが、よく使う単位はeV(電子ボルト)。
・レーザー光の強度(I)と光子(光量子と言っても良い)のエネルギー(hν)の関係は、光子の密度を(n)として。I=hν n c である事は、単位を見ればお分かりになるでしょう。これにビームの面積Aをかければ、出力Pになります(P=IA)。
・レーザーが同一波長であるが出力が違うときは、単位時間当たりに放出される光子の数が違います。
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光のエネルギーは、波長に反比例(振動数に比例)し、光強度(振幅)に比例します。



> 一定の波長のレーザー光源で、エネルギーの強さを変更して出力できる
この場合は、光強度(振幅)を大きくすることになります。
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「強さ」という言葉を「照度」(明るさ)と考えるか、「エネルギーの大きさ」と考えるかで変わります。



「エネルギーの大きさ」は「振動数」で決まりますから、逆数をとれば「波長」で決まります。「光量子」という観点で考えれば「光量子1個当たりのエネルギー」です。

「照度」と考えれば「振動数」ではなく「波の振幅」で決まります。「光量子」という観点で考えれば「光量子の個数」です。

通常「強さ」というと、その両方の積を表すことが多いかな?
「光量子」という観点で考えれば「光量子1個当たりのエネルギー × 光量子の個数」です。

どういう定義で、何を表すのかを考えて「ことば」を使う必要があります。
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振幅を変えれば強さは変更できます。

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この回答へのお礼

エネルギーは振幅の2乗と波長の逆数の2乗に比例するというやつでしょうか。

お礼日時:2020/06/15 09:22

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