レーザーが本当にわかりません．

質問

レーザーが本当にわかりません．
以下の３点についてお聞きします．

(1)レーザーは横波ですよね？それならミクロな世界で見たら目の前を横切るレーザーは（肉眼で）波打ってるように見えるのですか？それとも直線に見えますか？（ただしスモッグを炊いている状態において．）
(2)レーザーに太さはあるのですか？
(3)振幅を大きくしたレーザーと振動数を大きくしたレーザー別々に紙に当てたらそれぞれどうなりますか？

答えだけではなく説明も付け加えてくれると嬉しいです．

回答No.2

rnakamra · ベストアンサー

(1)光は横波ではありますが、光子が進行方向に対して垂直方向に振動をしているというわけではありません。電界と磁界が進行方向に対して垂直な方向に変化しているのです。
その総体として光が存在しているので光自体が波打っているわけではありません。

(2)もちろん太さはあります。ある程度まで太さを絞ることはできますが、光子の運動量の広がりが限定されている状態では不確定性原理によりある程度の広がりの不確定性が出てきてしまいます。

(3)光のエネルギーは(光子1個のエネルギー)×(光子の数)で決まります。
振幅は光子の数、振動数は光子1個のエネルギーと関係があります。
この場合、エネルギー全体の大きさが同じであるとすると、紙に与える影響は紙の持つレーザの吸収のしやすさに依存します。
全ての物体は、光の吸収特性に波長依存性を持っています。
吸収しやすい波長の光を受けると光をよく吸収し熱に変換しますが、吸収しにくい波長の光を受けると同じ照度の光でもあまり温度が上がらなくなります。
紙の特性は知らないのですが、光子1個のエネルギーが大きい紫外線よりも赤外線の方が効率よく温度を上げることができるかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます．
疑問が晴れました．

回答No.1

ESE_SE

発振の点については言及されていないので、これは純粋に「光とは何か」という質問と考えて良いかと思います。
レーザーとはLight Amplification by Stimulated Emission of Radiation（輻射の誘導放出による光増幅）の略語ですから。

１．ミクロどころのレベルでは光子は見えないでしょうね。
ただ回折格子を垂直に交叉させることで遮断できることから「光は横波である」と判断できるそうです。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1311615483?fr=rcmd_chie_detail

２．太さは発振器の仕様に依存します。レーザーの射出面が大きければ太く、小さければ細くなります。
ただ発振器が精密に作られておらずレーザーが拡散して射出される場合があるかも知れません。

３．紙に当てただけでどうなるか、はその光のエネルギー量に依存します。
光のエネルギー量は振幅ではなく、プランク定数を係数として周波数に比例します。
Wikipediaより プランク定数
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%AF%E5%AE%9A%E6%95%B0
よって振幅よりも周波数が高い（波長が短い）光の方が、光量が少なくてもエネルギー量が大きくなります。

こんなところでしょうか？

お礼

早速のご回答ありがとうございます．
改めて質問してもよろしいでしょうか．

1の回答について．
私はミクロを10^-6mというより，単純に小さいの意で使いました．ナノでもピコでもいいです．光の振幅レベルのスケールで見たら光は肉眼で波打って見えるのか直進して見えるかが知りたいです．

2の回答について．
<<レーザーの射出面が大きければ太く、小さければ細くなります。
射出面を無限に小さくしたら太さは無限に小さくなりますか？
そもそも光に本質的な太さがあるのかさえ私にはわかりません．

3の回答について
例えば虫メガネで太陽光を集めたら明るくなって紙は燃えますよね．
振幅にも依存するのではないでしょうか？

本当にわからないことばかりで恐縮です．