EMANの物理学 過去ログ No.5883 〜

 ● レーザーについて勘違いをなされているのでは

  投稿者:BOW - 2008/11/19(Wed) 18:29  No.5883 
http://homepage2.nifty.com/eman/columns/test.html
の記事についてなんですがレーザーについて完全に勘違いしているみたいですね。
おそらくコヒーレントなものをみんなレーザーと呼ぶと思っているのでしょうね。
レーザーとは誘導放出による光増幅の装置または光そのものの事を言うのです。

たとえコヒーレントな音波の発生が可能でもその装置はレーザーとは言いません。
何故なら誘導放出が音波なんていうマクロな系で起きることはありえないのですから

  投稿者:EMAN - 2008/11/19(Wed) 18:51  No.5884 
 その辺については誤解はしていないのですけどね。
 今の技術では無理か、効率が悪いにしても、
激しい音波で原子を励起してやることで、
光を出させることが出来るんじゃないかと考えたんです。
 出来ませんかね?

  投稿者:nomercy - 2008/11/19(Wed) 21:00  No.5885 
レーザーという言葉の定義からするとBOWさんの仰るとおりでしょうね。

原子系と音波の結合がどのようなものかイメージできてませんが、
ちなみに、通常の音波、超音波は〜100MHz〜10^(-4)meVとかなり低エネルギーです。原子は励起できないんじゃないかな。

>何故なら誘導放出が音波なんていうマクロな系で起きることはありえないのですから

フォノンの誘導放出ってのはあるんじゃないですか?
光子とフォトンはほぼ同じ理論形式ですし。
ただ、コヒーレント状態になると、音波でなくて構造相転移になってしまいますが。

  投稿者:凡人 - 2008/11/19(Wed) 21:37  No.5886 
EMANさん
>激しい音波で原子を励起してやることで、光を出させることが出来るんじゃないかと考えたんです。
>出来ませんかね?
発光するだけでよいのであれば、出来るんじゃないでしょうか?
http://www.techno-qanda.net/dsweb/Get/Document-2784/chouonpa.pdf

nomercyさん
>フォノンの誘導放出ってのはあるんじゃないですか?
このことでしょうか?
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%8E%E3%83%B3
確かにwikiで示されている、「熱振動のエネルギー」(以下の式)は、複数の振動モードを持つ電磁場を量子化した時のエネルギーに対して、細かい事を云わなければ、形式は同じといってよさそうですね?
<tex>E=\sum_k\hbar\omega_k(n+\frac{1}{2})</tex>

ところで、EMANさんの掲示板は大分進化して、入力内容のプレビュー機能やエディター機能が装着されましたが、これって、もしかしてWeb3.0の先取りでしょうか?(自分でも意味不明)

  投稿者:EMAN - 2008/11/19(Wed) 22:14  No.5887 
 本当に出来るかどうかを議論するつもりは全くなくて、
自分としては、問題文に「音波を集中して」とあるので、
もう、お言葉に甘えて、本当にめちゃめちゃ集中してやって、
加熱、プラズマ化してやったら可能なんじゃないか、
というイメージなわけです。

 これが冗談として許されるか、冗談でも許されないほどの誤りと言えるか、
というところにしか私としては関心がないのです。

  投稿者:nomercy - 2008/11/19(Wed) 22:22  No.5888 
No.5885にも書きましたが、音波と原子の結合がどういうものか良く分からないんですよね。
結合の大きさは今はどうでもいいとして、この結合はどういう機構なんですか?

  投稿者:ASA - 2008/11/20(Thu) 07:11  No.5891 
EMANさん

 野暮を承知で、実現方法を考えてみました。
>本当にめちゃめちゃ集中してやって、
>加熱、プラズマ化してやったら可能なんじゃないか、
 そんなに無茶しなくても、
「音波を集中して」をレーザー光を得るためのパワー源として"音を集中する"と読解すれば、
音とは圧力波のことなので、チャッカマンでお馴染みの圧電素子(空気絶縁を破るほどの電圧を得る)と、半導体レーザ(数ボルトの電圧で駆動)を組み合わせれば、簡単に実現できますよね。

  投稿者:nomercy - 2008/11/20(Thu) 07:56  No.5892 
「音→圧電素子」のところは面白いですが、
結局は半導体レーザーってことで、普通のレーザーですよね。
音で直接に光を作るという感じではないですね。

  投稿者:ASA - 2008/11/20(Thu) 08:52  No.5893 
これまた野暮なんですが、問題文のあいまい性を利用して、直接作ることにこだわらないという条件でのお話ですよ。
問題文で、レーザー光を得るためのトリガーとして"音を集中して"と読解すれば、圧→TNT火薬→核→プラズマ→X線レーザーと
EMANさんが想定したような大げさな方法でも十分実現可能ですけど。

  投稿者:yuya - 2008/11/20(Thu) 10:52  No.5894 
話が知的ゲームっぽくなってきたので、どこかで読んだ
「気圧計で高層ビルの高さを測るには?」というネタを思い出しました。
おヒマな時にどうぞ。
http://www.snopes.com/college/exam/barometer.asp

  投稿者:EMAN - 2008/11/20(Thu) 14:38  No.5895 
>「気圧計で高層ビルの高さを測るには?」というネタを思い出しました。

 こりゃ面白いですね。
 「題意には沿っていないが物理的には正しい」というこの話の学生のアイデアと比べると、私のは単なる屁理屈で、比べ物にはなりませんが、裏を掻いてやろうという気持ちでは似ていると思えます。


 もしこの問題が、「レーザーは電気を集中して得られる」だったら、○だと答えてしまう人がもっと増えるような気がしますが、音がだめだっていうのなら、同じ理由でやはり×でないと不公平だ。 「レーザーはプラズマを作ることで得られる」であってもやはり×。 いや、プラズマを作ることで得られるレーザーもあるけれど、ここまで言われたら、プラズマだってレーザーの本質ではないと言いたくなるよ。 また余計な議論が始まると嫌なので、あんまり核心には近づきたくないけど、「レーザーは反転分布を作ることで得られる」であってもやはり×。 ここまでくると出題者の意を汲んで○にしてやりたい気もするけど、逆に引っ掛けようとしている気もしてきて警戒心が強くなってくる。

 ○か×かなんてどうでもいいのだ。 そもそも問題文のあいまいさを逆手にとって遊んでいるだけなのだから。 出題者の意を汲んでやる能力が私にないというわけでもない。 そういう教育ならばっちり受けてきたし、時々は仕方なく間違った答えだと知りながらも書いたりしてきた。 それは沢山の苦い経験の後で身につけた能力なのだけれど。

  投稿者:明男 - 2008/11/20(Thu) 17:15  No.5896 
久しぶりに覗いてみれば、レーザーですかあ・・・(遠い目)。
スタートレック(邦題:宇宙大作戦)ではフェーザー銃(砲)が出てきますね。こちらは分子破壊銃で別物ですが、胸きゅんの未来技術でしたねえ。
ところで、話題には出てこなかった(よう)ですが、レーザーの先行技術は、メーザーであり、ずばりフォノンメーザーもあります。恐らく高周波増幅管の研究開発上に現れた技術であり、レーザー技術はその一部(発展形)であるとも言えます。御承知のようにマイクロ波(電磁波)と光の違いなどは些細と思えば、歴史的経緯を持ち出すとか、音波とフォノンの広義的意味とか、レーザーはメーザーだとか、ひねくりこねくり、何とでも言えそう。
そういえば国語の設問で、○×回答が視野を狭くするとか、センター試験の選択肢回答は考える力とは別の能力だとか、あれほど揉めたのに、全く反省が生きていないことは・・・まま、あることさ、ってね。

  投稿者:kafuka - 2008/11/21(Fri) 00:19  No.5898 
>遠い目
フォノンメーザー、、、平井和正の原作漫画や小説
ですね。僕にとって。
本題:
「原子(二準位系)と電磁波の相互作用の問題の解」の2つの項の一方(誘導放出)
&誘導吸収より誘導放出が圧倒的に多くなる条件が成り立つ
をレーザという
を、仮に○としたら、
自由電子レーザは?
ガスダイナミックレーザは?
また、
上記の電磁波を格子振動に変えても○ですから、狭い箱の中の空気振動も○でしょ
一言だけトンデモを言うと、
原子核(クォーク系)とガンマ線では? アルファ線(スピン=0)では?

  投稿者:nomercy - 2008/11/21(Fri) 07:55  No.5900 
EMANさん

なんか、面白い話になってきてますね。
(物理としてはつまらなくなってますが)
最初に「音波で励起」と言っていたのは
No.5891やNo.5893のようなイメージだったわけですか?

  投稿者:EMAN - 2008/11/21(Fri) 09:13  No.5902 
> 最初に「音波で励起」と言っていたのは
> No.5891やNo.5893のようなイメージだったわけですか?

 いいえ。 もっと直接的なものをイメージしていました。
 とは言っても、現在の技術を使った具体的なイメージはなく、アニメなんかに出てくる、ソニックバスターとか、原子振動砲みたいな想像上のイメージに近いですね。
 まだ詳細な機構は明らかになってないと聞きますが、ソノルミネッセンスみたいな話も念頭にありました。

  投稿者:ASA - 2008/11/21(Fri) 09:43  No.5903 
>> 最初に「音波で励起」と言っていたのは
>もっと直接的なものをイメージしていました。
プラズマを仮定するなら、密度波(音波)とダイレクトに結合すると思います。

  投稿者:hirota - 2008/11/21(Fri) 12:08  No.5906 
かなり昔、ルビーレーザーが始めて作られた頃、レーザーを利用して強力な超音波を発生させる装置が作られたと言う記事を読んだことがあります。
その装置はルビーと(たぶん)サファイアを接合した結晶を作り、ルビーで発信したレーザー光をサファイアに入射して超音波を発生させる装置だったと思います。
レーザー光を超音波に変換できたんですから、逆だって可能でしょう。
誘電体内で超音波の波長で分極を変化させておけば、その分極分布から同じ波長や高調波の電磁波くらい発生するんじゃないかな。
音響ルミネッセンスという言葉があるから、音響ルミネッセンス・レーザーとか。

  投稿者:nomercy - 2008/11/22(Sat) 19:54  No.5912 
ASAさんの提案にもあった強誘電体の話ですね。
これだと確かに

1.強誘電体に超音波を発生
2.分極の振動が起きる
3.電磁波が発生する

というシナリオはあり得ますね。

強誘電体は全然知らなかったですが、
音波でありながら、光学振動的な性質を持つわけですね。
なかなか面白い。

EMANさんやhirotaさんに紹介してもらったソノルミネッセンスも興味深い話題ですね。

いろいろ教えていただいてありがとうございます。。