Чим відрізняється промінь лазера від променя лампочки

Випромінювання лампочки термодинамічно рівноважний, тобто розподіл потужності по спектру описується для нього формулою Планка. І це випромінювання широкосмугове - в ньому присутні всі можливі довжини хвиль. Звичайно о-дуже коротких, як і у-уже довгих хвиль в ньому практично немає, але "практично" означає лише надзвичайно малу частку, але не нульову. Нагріта градусів до чотирьохсот лампочка здається абсолютно темною, але в абсолютно темній кімнаті і давши очам звикнути до темряви можна побачити, що вона все-таки світиться тьмяним червоним світлом.

Випромінювання лазера не є термодинамічно рівноважним, і його спектр тому формулі Планка не підкоряється. Воно суворо монохроматичності. Для хорошого лазера вдається отримати ширину смуги в десятки, а то і в одиниці герц - при тому, що частота випромінювання там сотні терагерц.

Як наслідок "термодінамічності", випромінювання лампочки изотропно. Тобто воно рівномірно розподілено по всіх можливих напрямах. Зокрема, тому ж сонячний диск представляється нам світиться рівномірно (це теж "лампочка", просто температура вище, але працює та ж формула Планка). Випромінювання лазера остронаправленной, воно все, цілком, зосереджено в межах дуже маленького тілесного кута. Величина цього кута залежить від геометрії лазера і від енергії накачування: чим більше відношення довжини до ширини у оптичного резонатора, в якому і генеруються світлові коливання, тим це кут менше. А чим більше енергія накачування - тим цей кут більше (для лазерів з безперервним режимом роботи; у лазерів з керованою добротністю немає прямого зв'язку між потужністю накачування і потужністю випромінювання в імпульсі). Строго нулю цей кут дорівнює бути не може, хоча б з того, що світло має і хвильову природу. Нульовий кут розходження вийде тільки у лазера з нескінченно широкої вихідний апертурою, що навряд чи можливо.

Випромінювання лампочки, знову ж через свою термодинамічної природи, некогерентного. Це означає, що навіть у фотонів однакової енергії (= однакової довжини хвилі) фази не узгоджені - вони абсолютно випадкові. Лазерне випромінювання - когерентне. Фази всіх фотонів в ньому узгоджені (попросту рівні). Різниця між когерентним і некогерентного випромінюванням приблизно як між військовим парадом і демонстрацією трудящих: на параді все дружно друкують крок, і ці кроки строго однакові: всі йдуть в ногу, і дивлячись на одного солдата, можна відразу сказати, як йдуть всі інші (в якому положенні нога у ВСІХ солдат в будь-який момент часу). Навпаки, демонстранти йдуть все як бог на душу покладе, їх кроки "по фазі" (втім, лапки тут необов'язкові.) Ніяк не узгоджені