「レーザー」と「ビーム」は何が違うのか?
そもそもどんなものなのか?
SFを見ているとしばしば登場する攻撃手段、それがレーザー、あるいは、ビーム。
レーザーキャノンやビームライフルとして、聞いたことがあるのではないでしょうか。そしてどちらも連想するのは、なんらかの光線が出る銃です。もしかして、レーザーもビームも同じものなのか? それらは一体どんなものなのか?
レーザーとビーム
実は、ビーム(beam)は光線や、エネルギー、その他見えないものの線を表す英単語です。
一方のレーザーは、LASERとつづり、L:Light、A:Amplification、S:Stimulated、E:Emission、R:Radiationの頭文字をとって名付けられた言葉です。直訳すると「輻射(ふくしゃ)の誘導放出による光の増幅」です。
輻射は一点から周りへ光を出すことなので、レーザーというのは光を出す方法を誘導放出に限定したものなんですね。光がまっすぐ出ることがビームだったことを思い出すと、レーザーはビームの種類の1つといえるでしょう。特別なビーム=レーザーということですね。
では、レーザーとは何なのか
さて、レーザーとビームの関係も分かったので、ここからはレーザーが何ものかというお話を。レーザーの日本語訳に含まれた「誘導放出」というのがキーワードです。
電子は段階的に元気になる性格
この世の物質は電子と原子核からできています。電子はいろんな出来事で元気になったり落ち着いたりします。例えば、光が当たったときに電子は光からエネルギーをもらって元気な状態になります。これを励起状態といいます。
その励起状態というのは「徐々に元気になっていく」のではなく「段階的」である、というのが今回のポイントです! 超サイヤ人、超サイヤ人2、のように段階があって、その中間(超サイヤ人1.5)がありません。光に1段階励起させるだけのエネルギーがなければ電子は励起できない、ということです。
逆に、電子が元気な状態から落ち着いた状態に戻るとき、徐々に戻るのではなく、段差を飛び降りるように一気に戻ります。そのときに余ったエネルギーを光として出し、これが誘導放出です。
誘導放出は何が良いの?
そうやって光を出すのはいいとして、何がうれしいんだ? 普通の光とは何が違うの?
それは、この方法で光を出すと、光の色を1色に絞ることができるのです!
電子の励起エネルギー(落ち着き状態と元気状態のエネルギーの差)は物質によって決まっています。つまり、元気な状態から落ち着いた状態に戻るときは、毎回必ず同じ量のエネルギーを出すということです。
光の色とエネルギーの関係
さらに、光はエネルギーに応じて色が決まっています。光の色を決めるのは波長です(700nmなら赤、350nmなら紫のように)。波長が決まると周波数が決まるのですが、周波数はエネルギーで決まります。
「エネルギーに応じて周波数が決まる」という関係を見いだしたのは、かの有名なアインシュタインです。彼は「光は粒のようにエネルギーを運ぶ」という光量子仮説を唱え、光電効果(金属に光を当てると対応したエネルギーの電子が飛び出す)を説明し、ノーベル賞を受賞しました(マックス・プランクが少し早く別の理論の中で光のエネルギーの受け渡しは周波数×定数の形で説明されると述べており、その定数はプランク定数と呼ばれている)。
さて、いつでも1色だけの光を生み出せるというのがレーザーの偉いところです。ブランコで同じタイミングで背中を押したときのように、1色だけの光を集めるとどんどん強めることができます。これがLASERのLAの部分(光の増幅)です。
強めた光は、遠くまで届いたりまっすぐ進んだりできるので便利だというわけです。
まとめ
ビームのなかでもレーザーが特別な光であることが分かりました。だからといってどちらが強いということはないようです。
一方で、レーザーの特別性に着目すると、量子力学に触れることができました。アインシュタインのすごさにもあらためて気付かされましたね。
ちなみに、レーザーは、出力の低いものでも、直視すると失明の危険性があります。家電量販店などにも、レーザーポインターなどが売っており、会社や学校で扱う機会も多いと思います。ご使用の際には、説明書をしっかりと読み、取り扱いには十分注意してくださいね。
関連記事
- 「40−32÷2=?」この問題、解けますか?
理系にはすぐ解けて、文系には解けない、とんち問答のような問題がネットで話題に。 - 21年前のワープロ「書院」で2018年にインターネットをしたら、無間地獄に突入した
ネット機能を搭載した21年前のワープロで、2018年のネットの世界を見てみました。 - これ12歳が解けるの!? 超難関「灘中学」の入試問題「初日の出を2回見るには?」を解いてみた
あなたは最強小学生に勝てるか? - 「16×4は?」「68−4だから64」 小学1年生の掛け算の計算方法が斬新だと話題に
発想が見事。 - 「カニミソ」はカニの何なのか?
カニミソって何だ? 脳ミソか? 僕は何を食べようとしているのだ?
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.
-
祖母から継いだ築80年の古家で「謎の箱」を発見→開けてみると…… 驚きの中身に「うわー!スゴッ」「かなり高価だと思いますよ!」
-
小1娘、ペンギンの卵を楽しみに育ててみたら…… 期待を裏切る生き物の爆誕に「声出して笑ってしまったw」「反応がめちゃくちゃ可愛い」
-
【今日の計算】「2+13×2−6」を計算せよ
-
柴犬が仮設住宅に入ると、布団に隠れた大好きなお姉ちゃんが! 被災した柴犬が見せた最高の笑顔に「こちらまで幸せな気持ちになります」
-
パパがヒゲをそって大ショックな息子の反応が3600万再生 予想外な落ち込みように両親苦笑い【海外】
-
トリンドル玲奈の結婚相手は誰? 2024年に2歳年下俳優と結婚発表、ラブラブ2ショットを公開
-
「人生で一度は見てほしい」「息をのむ美しさ」 この世のものと思えない幻想的な“一本桜”に15万いいねの大反響
-
元パティシエ直伝、スライスチーズを使う激ウマ蒸しパンが209万再生! あまりのおいしさに「秒でなくなった笑」の声も
-
【今日の計算】「101×99」を計算せよ
-
スマホがネットにつながらないと思ったら…… 想定外すぎる落とし物の事例に「こわ!」「こんなん初めて見た」と驚く声上がる
- 小1娘、ペンギンの卵を楽しみに育ててみたら…… 期待を裏切る生き物の爆誕に「声出して笑ってしまったw」「反応がめちゃくちゃ可愛い」
- 富山県警のX投稿に登場の女性白バイ隊員に過去一注目集まる「可愛い過ぎて、取締り情報が入ってこない」
- 2カ月赤ちゃん、おばあちゃんに少々強引な寝かしつけをされると…… コントのようなオチに「爆笑!」「可愛すぎて無事昇天」
- 異世界転生したローソン出現 ラスボスに挑む前のショップみたいで「合成かと思った」「日本にあるんだ」
- 【今日の計算】「8+9÷3−5」を計算せよ
- 21歳の無名アイドル、ビジュアル拡散で「あの頃の橋本環奈すぎる」とSNS騒然 「実物の方が可愛い」「見つかっちゃったなー」の声も
- 1歳赤ちゃん、寝る時間に現れないと思ったら…… 思わぬお仲間連れとご紹介が「めっちゃくちゃ可愛い」と220万再生
- 業務スーパーで買ったアサリに豆乳を与えて育てたら…… 数日後の摩訶不思議な変化に「面白い」「ちゃんと豆乳を食べてた?」
- 祖母から継いだ築80年の古家で「謎の箱」を発見→開けてみると…… 驚きの中身に「うわー!スゴッ」「かなり高価だと思いますよ!」
- 「妹が入学式に着るワンピース作ってみた!」 こだわり満載のクラシカルな一着に「すごすぎて意味わからない」「涙が出ました」
- フワちゃん、弟の結婚式で卑劣な行為に「席次見て名前覚えたからな」 めでたい場でのひんしゅく行為に「プライベート守ろうよ!」の声
- 親が「絶対たぬき」「賭けてもいい」と言い張る動物を、保護して育ててみた結果…… 驚愕の正体が230万表示「こんなん噴くわ!」
- 水道検針員から直筆の手紙、驚き確認すると…… メーターボックスで起きた珍事が300万再生「これはびっくり」「生命の逞しさ」
- フワちゃん、収録中に見えてはいけない“部位”が映る まさかの露出に「拡大しちゃったじゃん」「またか」の声
- スーパーで売れ残っていた半額のカニを水槽に入れてみたら…… 220万再生された涙の結末に「切なくなった」「凄く感動」
- 桐朋高等学校、78期卒業生の答辞に賛辞やまず 「只者ではない」「感動のあまり泣いて10回読み直した」
- 「これは悲劇」 ヤマザキ“春のパンまつり”シールを集めていたはずなのに…… 途中で気づいたまさかの現実
- 「ふざけんな」 宿泊施設に「キャンセル料金を払わなくする方法」が物議 宿泊施設「大目に見てきたが厳格化する」
- がん闘病中の見栄晴、20回以上の放射線治療を受け変化が…… 「痛がゆくなって来ました」
- 食べ終わったパイナップルの葉を土に植えたら…… 3年半後、目を疑う結果に「もう、ただただ感動です」「ちょっと泣きそう」