Perbedaan Utama – Cahaya Biasa vs Cahaya Laser

Cahaya biasa dan sinar laser adalah gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, keduanya bergerak dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Namun, sinar laser memiliki sifat yang sangat penting dan unik yang tidak dapat dilihat di alam. Cahaya biasa berbeda dan tidak koheren sedangkan sinar laser sangat terarah dan koheren. Cahaya biasa adalah campuran gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang berbeda. Lcahaya aser, di sisi lain, adalah monokromatik. Ini adalah perbedaan utama antara sinar biasa dan sinar laser. Artikel ini berfokus pada perbedaan antara cahaya biasa dan cahaya laser.

Apa itu Cahaya Biasa?

Sinar matahari, lampu neon dan lampu pijar (lampu filamen tungsten) adalah sumber cahaya biasa yang paling berguna.

Menurut teori, benda apa pun dengan suhu lebih besar dari nol mutlak (0K) memancarkan radiasi elektromagnetik. Ini adalah konsep dasar yang digunakan dalam lampu pijar. Bola lampu pijar memiliki filamen Tungsten. Ketika bohlam dinyalakan, perbedaan potensial yang diterapkan, menyebabkan elektron berakselerasi. Tapi elektron ini bertabrakan dengan inti atom dalam jarak yang lebih pendek karena Tungsten memiliki hambatan listrik yang tinggi. Akibat tumbukan inti atom elektron, momentum elektron berubah, mentransfer sebagian energinya ke inti atom. Jadi, filamen Tungsten memanas. Filamen yang dipanaskan bertindak sebagai benda hitam dan memancarkan gelombang elektromagnetik yang mencakup berbagai frekuensi. Ini memancarkan gelombang mikro, IR, gelombang tampak, dll. Hanya bagian yang terlihat dari spektrumnya yang berguna bagi kita.

Matahari adalah benda hitam yang sangat panas. Oleh karena itu, ia memancarkan sejumlah besar energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik, yang mencakup rentang frekuensi yang luas dari gelombang radio hingga sinar gamma. Selain itu, setiap benda yang dipanaskan memancarkan radiasi termasuk gelombang cahaya. Panjang gelombang yang sesuai dengan intensitas tertinggi benda hitam pada suhu tertentu diberikan oleh hukum perpindahan Wien. Menurut hukum perpindahan Wien, panjang gelombang yang sesuai dengan intensitas tertinggi berkurang dengan meningkatnya suhu. Pada suhu kamar, panjang gelombang yang sesuai dengan intensitas tertinggi suatu benda jatuh ke wilayah IR. Namun, panjang gelombang yang sesuai dengan intensitas tertinggi dapat disesuaikan dengan meningkatkan suhu tubuh. Tapi, kita tidak bisa menghentikan pancaran gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi lain. Oleh karena itu, gelombang tersebut tidak monokromatik.

Biasanya, semua sumber cahaya biasa berbeda. Dengan kata lain, sumber cahaya biasa memancarkan gelombang elektromagnetik ke segala arah secara acak. Juga tidak ada hubungan antara fase foton yang dipancarkan. Jadi, mereka adalah sumber cahaya yang tidak koheren.

Pada umumnya gelombang yang dipancarkan oleh sumber cahaya biasa bersifat polikromatik (Gelombang yang memiliki banyak panjang gelombang).

Apa itu Sinar Laser?

Istilah "LASER" adalah singkatan dari Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation.

Secara umum, sebagian besar atom dalam media material tetap dalam keadaan dasar karena keadaan dasar adalah keadaan yang paling stabil. Namun, sebagian kecil atom ada pada keadaan energi tereksitasi atau lebih tinggi. Persentase atom ada pada keadaan energi yang lebih tinggi tergantung pada suhu. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi jumlah atom yang ada pada tingkat energi tereksitasi tertentu. Keadaan tereksitasi sangat tidak stabil. Jadi, masa hidup keadaan tereksitasi sangat singkat. Oleh karena itu, atom yang tereksitasi mengalami de-eksitasi ke keadaan dasarnya dengan segera melepaskan kelebihan energinya sebagai foton. Transisi ini bersifat probabilistik dan tidak memerlukan stimulus dari luar. Tidak ada yang bisa mengatakan kapan atom atau molekul yang tereksitasi akan mengalami de-eksitasi. Fase foton yang dipancarkan adalah acak karena proses transisinya juga acak. Sederhananya, emisinya spontan, dan foton yang dipancarkan ketika transisi terjadi di luar fase (tidak koheren).

Namun, beberapa bahan memiliki keadaan energi yang lebih tinggi dengan masa pakai yang lebih tinggi (Keadaan energi tersebut disebut sebagai keadaan metastabil.). Oleh karena itu, atom atau molekul yang dipromosikan ke keadaan metastabil tidak segera kembali ke keadaan dasarnya. Atom atau molekul dapat dipompa ke keadaan metastabilnya dengan memasok energi dari luar. Setelah dipompa ke keadaan metastabil, mereka ada untuk waktu yang lama tanpa kembali ke tanah. Jadi, persentase atom yang ada pada keadaan metastabil dapat ditingkatkan secara besar-besaran dengan memompa lebih banyak atom atau molekul ke keadaan metastabil dari keadaan dasar. Situasi ini benar-benar berlawanan dengan situasi normal. Jadi, situasi ini disebut inversi populasi.

Namun, atom yang ada dalam keadaan metastabil dapat dirangsang untuk de-eksitasi oleh foton insiden. Selama transisi, foton baru dipancarkan. Jika energi foton yang masuk sama persis dengan perbedaan energi antara keadaan metastabil dan keadaan dasar, fase, arah, energi, dan frekuensi foto baru akan identik dengan foton yang datang. Jika media material dalam keadaan inversi populasi, foton baru akan merangsang atom lain yang tereksitasi. Akhirnya, proses tersebut akan menjadi reaksi berantai yang memancarkan banjir foton identik. Mereka koheren (dalam fase), monokromatik (satu warna) dan terarah (perjalanan dalam arah yang sama). Ini adalah tindakan laser dasar.

Sifat unik dari sinar laser seperti koherensi, arah, dan rentang frekuensi yang sempit adalah keuntungan utama yang digunakan dalam aplikasi laser. Berdasarkan jenis media penguatnya, ada beberapa jenis laser yaitu laser solid state, laser gas, laser dye dan laser semikonduktor.

Saat ini, laser digunakan dalam banyak aplikasi berbeda sementara lebih banyak aplikasi baru sedang dikembangkan.

Perbedaan Antara Cahaya Biasa dan Cahaya Laser

Sifat Emisi:

Cahaya biasa adalah emisi spontan.

Cahaya laser adalah emisi terstimulasi.

Koherensi:

Cahaya biasa tidak koheren. (Foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya biasa tidak sefase.)

Cahaya laser koheren. (Foton yang dipancarkan oleh sumber cahaya laser berada dalam fase.)

Arahan:

Cahaya biasa berbeda.

Cahaya laser sangat terarah.

Monokromatik/Polikromatik:

Cahaya biasa bersifat polikromatik. Ini mencakup berbagai frekuensi. (Campuran gelombang yang memiliki frekuensi berbeda).

Cahaya laser bersifat monokromatik. (Mencakup rentang frekuensi yang sangat sempit.)

Aplikasi:

Cahaya biasa digunakan dalam penerangan area kecil. (Di mana perbedaan sumber cahaya sangat penting).

Cahaya laser digunakan dalam operasi mata, penghapusan tato, mesin pemotong logam, pemutar CD, dalam reaktor fusi nuklir, pencetakan laser, pembaca barcode, pendinginan laser, holografi, komunikasi serat optik, dll.

Memfokuskan:

Cahaya biasa tidak dapat difokuskan pada titik yang tajam karena cahaya biasa bersifat divergen.

Cahaya laser dapat difokuskan ke tempat yang sangat tajam karena sinar laser sangat terarah.