激光的散射角非常小,通常以毫弧計(jì)算。例如紅寶石激光的散射角是0.18°,氦-氖激光只有1毫弧度。因此,激光幾乎是平等準(zhǔn)直的光束,在其傳播的進(jìn)程中有高度的定向性。手電筒照明時(shí),由于光的散射角大,遠(yuǎn)達(dá)數(shù)十米后,光散開(kāi)并形成大而暗淡的光盤(pán)。激光由于散射角小,可以準(zhǔn)直地射向遠(yuǎn)距離目的物。1962年,將激光發(fā)射向月球,經(jīng)過(guò)40多萬(wàn)公里的進(jìn)程后,其散開(kāi)的光斑的直徑也不過(guò)只有兩公里多。利用激光的準(zhǔn)直性進(jìn)行測(cè)距,從地球到月球之間的誤差不超過(guò)1.5m。
由于激光的單色性和方向性好,通過(guò)透鏡可以把光束集中(聚焦)到非常小的面積上,焦點(diǎn)的直徑甚至可以接近激光本身的波長(zhǎng),這是普通光源所不及的。因?yàn)閺钠胀ü庠粗邪l(fā)射出來(lái)的光束向各個(gè)方向傳播,它們是互不平行的光,所以通過(guò)透鏡只能看到某種尺寸的物相。另外,從普通光源中發(fā)射出來(lái)的光含有很多波長(zhǎng)不等的光成份,當(dāng)通過(guò)透鏡時(shí),由于不同波長(zhǎng)光的折射率不同,所以不同波長(zhǎng)光的焦點(diǎn)不在一個(gè)平面上。只有激光才能輻射出幾乎是平行的光束,并且波長(zhǎng)一致(單色性好),因此可以聚焦成為很小的光點(diǎn)。聚焦激光光束的能量密度可以達(dá)到很高的程度,這種特點(diǎn)是臨床外科和細(xì)胞外科使用光刀的決定條件。
(1)互為不平行的光束,不能集中到一點(diǎn)上
�。�2)互為不同波長(zhǎng)光束,不能集中到一點(diǎn)上
(3)嚴(yán)格平行的等波長(zhǎng)光束,能集中到一點(diǎn)上
光點(diǎn)的直徑是由透鏡的焦距和光束的發(fā)散角所決定,如果我們知道焦距的發(fā)散角的數(shù)值,就可以用下列公式計(jì)算光點(diǎn)的直徑大小。
d=f.θ
上式中,f為透鏡的焦距(m),d為光點(diǎn)的直徑(m),θ為光束的發(fā)射角(弧度)。例如,選擇焦距為5cm的透鏡,光束發(fā)散角為10-4弧度,求光點(diǎn)直徑。
根據(jù)上述公式從理論上推算:d=0.05×10-4=5μ
實(shí)際,常常由于激光器的質(zhì)量不好(單色性程度差),影響到光點(diǎn)的高度集中,達(dá)不到理論上的效果。