1: 名無しさん＠涙目です。(宮城県) [US] 2017/12/16(土) 20:50:57.85 ID:9ILKuAyr0● BE:601381941-PLT(13121) ポイント特典

sssp://img.5ch.net/ico/anime_kuma01.gif
なぜレーザービームは直線を描くのか？

レーザーは自然光と違い、直線の軌道を描き、1点にエネルギーを集中させて力を加えることができるので、
研究用途や産業用途、医療用途など幅広く活用されています。とはいっても、レーザーについて詳細に
理解するのは少しハードルが高いもの。しかし、YouTubeで物理関連のムービーを多数公開している
minutephysicsチャンネルが公開しているムービーならば、レーザーの仕組みをわかりやすく理解することができます。

How lasers work (in theory)
https://www.youtube.com/watch?v=y3SBSbsdiYg



レーザーを作るための準備は、原子をたくさん集めてエネルギーを与えるだけです。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010246.jpg

原子の1つが光のもとである光子を放出すると、この光子が他の原子上を通過し、それぞれの原子も連鎖するように光子を放出します。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010248.jpg

ここで、一度放出した光子をそのままにせず。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010249.jpg

2枚の鏡で閉じ込めて、前後に跳ね返させ続けると、たくさんの原子が刺激されてより強い光が生まれます。
つまり、この状態で原子にエネルギーを与え続けることができれば、永遠に光を発することができるというわけです。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010251.jpg

では光子が通過するだけで、なぜ原子は光子を放射するのでしょうか？
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010256.jpg

答えは簡単です。まず、2つのコインをひっくり返すことを考えてましょう。
2つのコインが同じ状態である確率と、異なる状態である確率はそれぞれ50％です。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010259.jpg

しかし、光子はコインのように1つ1つを区別することはできません。コインと同じように、
光子をひっくり返すことを考えてみると、光子が同じ状態になるには2通りありますが、
異なる状態になるのは1通りのみ。したがって、光子は同じ状態になりやすいといえます。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010264.jpg

つまり、放出された光子がエネルギーを蓄えた原子を通過すると、原子から同じ状態となった光子が飛び出しやすいというわけです。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010270.jpg

そして、2つの光子は一緒に過ごしたいからか、互いに全く同じ状態で同じ方向に進みます。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010271.jpg

つまり、全く同じ状態となった、たくさんの光子を鏡の間で跳ね返し続け、最後に小さな穴を開けて放出すると、
一直線な軌道のレーザービームを出せるようになるわけです。
https://i.gzn.jp/img/2017/12/16/how-lasers-work/010275.jpg

https://gigazine.net/news/20171216-how-lasers-work/


51: 名無しさん＠涙目です。(大阪府) [KR] 2017/12/16(土) 21:12:49.70 ID:G/nr/+y10


>>1
強い重力があれば曲がるよ
ぶっちゃけ正確に測ると地球でも重力分曲がってると思うけどね


111: 名無しさん＠涙目です。(catv?) [US] 2017/12/16(土) 21:59:37.09 ID:sNxZJ2uE0

>>1
わかりやすく描いてくれたんだろうが、絵を見てたら更にわからなくなった


196: 名無しさん＠涙目です。(埼玉県) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/17(日) 01:47:02.46 ID:9ni6grHW0 BE:822935798-PLT(12345)

sssp://img.5ch.net/ico/kasa-ri.gif
>>1
馬鹿にしてんのか？この記事は
光の直線性から真っ直ぐに進んでいるだけ
当然光子群はエネルギーを持つので重力場を作って互いに相互作用を起こすが、そんなもの影響が分からないほど小さい

ミラーの間で往復運動させる時、内部の原子を励起させてる。その原子が基底状態に戻るときその差分のエネルギーを持った光子が放出される
そして増幅させたから直線偏光を作ったものがレーザー


204: 名無しさん＠涙目です。(埼玉県) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/17(日) 02:04:42.10 ID:9ni6grHW0

>>1
光子すべてが同方向に運動してるなんてありえない、レーザー断面の強度はガウス分布になっていて広がりを持つ
なんで無知が科学記事を書くんだろうな


2: 名無しさん＠涙目です。(dion軍) [JP] 2017/12/16(土) 20:52:21.24 ID:hVl/ZKXD0

ほへぇ


3: 名無しさん＠涙目です。(雨が降り注ぐ世界) [NO] 2017/12/16(土) 20:53:20.30 ID:T+J+tjDe0

ホーミングレーザー！


4: 名無しさん＠涙目です。(庭) [CN] 2017/12/16(土) 20:53:31.54 ID:g9G5e0r90

光だから


6: 名無しさん＠涙目です。(長野県) [US] 2017/12/16(土) 20:54:03.48 ID:oOit99Qt0

答えは簡単です。まず、2つのコインをひっくり返すことを考えてましょう。
2つのコインが同じ状態である確率と、異なる状態である確率はそれぞれ50％です。
しかし、光子はコインのように1つ1つを区別することはできません。コインと同じように、
光子をひっくり返すことを考えてみると、光子が同じ状態になるには2通りありますが、
異なる状態になるのは1通りのみ。したがって、光子は同じ状態になりやすいといえます。
つまり、放出された光子がエネルギーを蓄えた原子を通過すると、原子から同じ状態となった光子が飛び出しやすいというわけです。
そして、2つの光子は一緒に過ごしたいからか、互いに全く同じ状態で同じ方向に進みます。

よくわからぬ(´･ω･`)


148: 名無しさん＠涙目です。(愛知県) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 22:47:26.60 ID:xNKWiJ380

>>6
わかんなくて当たり前
ソースはレーザーの直進性を何も説明してないよ


7: 名無しさん＠涙目です。(茸) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 20:54:11.78 ID:LB3d4ycY0

重力で曲がるけど？


48: 名無しさん＠涙目です。(茸) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 21:10:57.65 ID:edkhUg3G0

>>7
空間を伝わる光なので空間が重力で曲がると飛成が曲がったようになるが、光は曲がっていないとも言える。


178: 名無しさん＠涙目です。(神奈川県) [US] 2017/12/17(日) 00:25:07.81 ID:fq/c6Wmq0

>>7
空間が曲がってるんだろ

レーザーは空間に対して直進している


207: 名無しさん＠涙目です。(北海道) [US] 2017/12/17(日) 03:29:32.29 ID:LXbk//Cz0

>>178
そこが相対性理論の重要なところ

観察者が物体と同じ動きをしている場合には光は曲がって進むことは無い
だが外部の観察者が相対的に見た場合には光は曲がる

ここを理解していないと相対論の話をするのは無理


8: 名無しさん＠涙目です。(茸) [JP] 2017/12/16(土) 20:54:40.37 ID:g5vEDOVv0

イチロー


9: 名無しさん＠涙目です。(庭) [US] 2017/12/16(土) 20:54:46.08 ID:hT90hXZD0

レーザーにとって真っ直ぐが一番楽だから


11: 名無しさん＠涙目です。(福岡県) [US] 2017/12/16(土) 20:54:56.70 ID:CbusQzWy0

わかりません


12: 名無しさん＠涙目です。(岐阜県) [BR] 2017/12/16(土) 20:55:19.51 ID:xgJvX5iS0

何故直線だと言える。本当は直線じゃないかも知れないだろ。


14: 名無しさん＠涙目です。(関東・甲信越) [RU] 2017/12/16(土) 20:55:48.16 ID:Kk65ka7+O

外に出されるまで
さんざん屈折させられていたからさ
もう曲がるのはいやや


18: 名無しさん＠涙目です。(静岡県) [US] 2017/12/16(土) 20:57:31.76 ID:UNCpNmL/0

気合入ってるから


19: 名無しさん＠涙目です。(庭) [GB] 2017/12/16(土) 20:58:11.27 ID:fGCtPnI20

つまりレーザーを鏡で閉じ込めると無限に光り続ける


20: 名無しさん＠涙目です。(dion軍) [KR] 2017/12/16(土) 20:58:22.49 ID:/pD0nNzT0

見つめ合う視線のレイザービームしか知らん。


99: 名無しさん＠涙目です。(愛媛県) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 21:40:43.00 ID:x4HXNip00

>>20
不覚にも


24: 名無しさん＠涙目です。(関東・甲信越) [ﾇｺ] 2017/12/16(土) 20:59:41.82 ID:6I/jJoS+O

(´･ω･｀)ｺﾅﾐがそう決めたんですよ

(´･ω･｀)私はﾘｯﾌﾟﾙ派ですがね


33: 名無しさん＠涙目です。(家) [KR] 2017/12/16(土) 21:01:30.39 ID:86TfvxUK0

わかりやすく説明したつもりが全く説明になってないしんでくれ


34: 名無しさん＠涙目です。(catv?) [US] 2017/12/16(土) 21:03:15.90 ID:Gj72Rlmu0

ユンケル投入してるから


35: 名無しさん＠涙目です。(千葉県) [JP] 2017/12/16(土) 21:03:21.20 ID:ldLnSm+n0

はい、カレーライス


38: 名無しさん＠涙目です。(茸) [CN] 2017/12/16(土) 21:05:15.07 ID:fvHHC36W0

質量が近くにあると曲がるで


41: 名無しさん＠涙目です。(庭) [US] 2017/12/16(土) 21:07:09.86 ID:hT90hXZD0

>>38
曲がった空間を直進してるだけだけどな
重量は目に見えないから、曲がってるように見える


39: 名無しさん＠涙目です。(やわらか銀行) [BE] 2017/12/16(土) 21:05:28.35 ID:4wHj9hKN0

大気圏で高出力レーザーを発射すると その熱で空気が振動を始める為
レーザー自体がブレ始める
そのため目標を一定時間捉えておくことが難しくなる


40: 名無しさん＠涙目です。(やわらか銀行) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 21:06:01.48 ID:/QxshSyR0

そういや、米軍てレーザー搭載の対空・対弾道ミサイル用の飛行機作ってたよな
あれが日本に来たら本格的に戦争間近だよな


42: 名無しさん＠涙目です。(家) [VN] 2017/12/16(土) 21:07:12.92 ID:J2SiihAx0

ストレイト、まっすぐだね（´・ω・｀）


44: 名無しさん＠涙目です。(鹿児島県) [US] 2017/12/16(土) 21:09:55.05 ID:fNrUoLU90

こまけぇこたぁいいんだよ


45: 名無しさん＠涙目です。(東京都) [GB] 2017/12/16(土) 21:10:15.97 ID:JAvyob6F0

光が進む経路が最短距離って証明あるの？

最速降下線問題の証明とかにもあるけど


50: 名無しさん＠涙目です。(茸) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 21:12:19.52 ID:edkhUg3G0

>>45
何をもってして最短かの定義が必要。
時間軸とか高次の概念を入れる事で全く違う解になる。


53: 名無しさん＠涙目です。(福岡県) [ﾆﾀﾞ] 2017/12/16(土) 21:13:46.68 ID:yP6aBQY40

そんなのレーザービームの勝手でしょ


55: 名無しさん＠涙目です。(やわらか銀行) [IT] 2017/12/16(土) 21:14:10.80 ID:a9pNHX8a0

コヒーレントだからだよ


57: 名無しさん＠涙目です。(石川県) [US] 2017/12/16(土) 21:15:03.48 ID:7F1lmtAh0

レーザーって略称なの意外としらない


管理人コメント

たしかにこの説明は逆に分かりにくい気がします。
直感的な理解なら次のオムロンのサイトが分かりやすいです。
http://www.laserfront.jp/learning/basic2.html


筑波大学の服部先生がウェブ上に上げておられるテキストも見つけました。
理論的に理解したい人はこちらを…
http://www.bk.tsukuba.ac.jp/~hattori/pdf/text2010.pdf
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