光博学堂：激光与普通光源到底有什么区别？

激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。

如今，激光已经被应用在了环绕我们生活的各个领域，不仅普遍应用于激光碎石手术、激光切割、激光测距等医疗与工业领域，甚至在军事领域也常常有激光的身影，例如激光制导、激光雷达以及中、美等国都在研制的激光武器等等。

那么，激光相比普通光源有哪些特点呢？首先，我们要知道光是什么。

光可以被想象成是由一个个非常小的粒子（光子）组成，通常情况下，它们具有不同的能量、不同的运动方向，这些就是我们时刻能看到的各种颜色普通光。但是，假如这些光子携带的能量相同、运动方向也相同，所有光子排着整齐的队列步调一致地向着一个方向，它们就组成了激光。

正是由于这些特点，使得激光有着几个普通光源不具备的特点：单色性好、方向性好、相干性好、亮度高。

单色性好

不同能量光子组成的光在我们人眼中看来就是不同颜色的光，而激光中光子的能量都相同，使得激光的谱线带宽仅为数个纳米，所以在我们看来，可见激光就是只有一种“很纯”的颜色的单色光。

方向性好

由于激光中光子的运动方向都几乎完全相同，角度的最大偏差甚至不超过0.001rad，接近平行，因此当激光在真空中传播时，即使传播再远的距离，激光的光斑尺寸仍然非常的小。1962年，人类第一次用激光照射月球，地球距离月球的距离大约为38万公里，但激光在月球表面的光斑直径还不到2公里。

相干性好

因为激光中光子都以完全一致的步调向着一个方向前进，也即其频率、方向、初始相位信息都完全相同，所以当把一束激光分为两束时，这两束激光即使有较大光程差，但仍然能发生明显的干涉现象。普通光的相干长度约为一毫米至几十厘米，而激光的相干长度可达几十公里。

亮度高

由于激光方向性好，所以可以把能量高度集中在很小的空间尺度之内，这就使得激光具备很高的亮度。一台普通激光器输出的亮度都可达太阳表面亮度的10亿倍

正是这些普通光所没有的特点，使得激光在各领域都有着非常广泛的应用。