In fisica ottica, l’intensità I, ad esempio di un raggio laser in qualche posizione, è generalmente intesa come potenza ottica per unità di area, che viene trasmessa attraverso una superficie immaginata perpendicolare alla direzione di propagazione.Le unità di intensità ottica (o intensità luminosa) sono W/m2 o (più comunemente) W/cm2.L’intensità è il prodotto dell’energia del fotone e del fotone flux.It è talvolta chiamato flusso di energia ottica.,
Per un’onda di propagazione monocromatica, come un’onda piana o un fascio gaussiano, l’intensità locale è correlata all’ampiezza E del campo elettrico tramite
dove vp è la velocità di fase, c è la velocità del vuoto della luce e n è l’indice di rifrazione.Per le onde non monocromatiche, i contributi di intensità di diversi componenti spettrali possono essere semplicemente aggiunti, se le note di battito non sono di interesse.
Le intensità e le potenze ottiche sono normalmente intese come quantità che vengono calcolate in media su almeno un ciclo di oscillazione.,In altre parole, non sono considerati oscillanti sulla scala temporale di un’oscillazione ottica.
Si noti che l’equazione di cui sopra non vale per campi elettromagnetici arbitrari.Ad esempio, un’onda evanescente può avere un’ampiezza elettrica finita senza trasferire alcuna potenza.L’intensità dovrebbe quindi essere definita come la grandezza del vettore di Poynting.
Quando la luce viene ricevuta da una superficie, un’intensità ottica provoca un’irradianza, che è l’intensità volte il coseno dell’angolo rispetto alla direzione normale.,
Nella tecnologia laser, si assume spesso lo stesso significato di intensità di una fisica ottica.Per un raggio laser con un profilo di intensità flat-top (cioè con un’intensità costante su un’area e un’intensità zero all’esterno), l’intensità è semplicemente la potenza ottica P divisa per l’area del raggio.Per un fascio gaussiano con potenza ottica P e raggio raggio gaussiano w, l’intensità di picco (sull’asse del fascio) è
che è due volte superiore a quanto spesso si presume.,L’equazione può essere verificata integrando l’intensità su tutta l’area del fascio, che deve risultare nella potenza totale.
In un raggio laser multimodale, generato in un laser in cui i modi di risonatore trasversale di ordine superiore sono eccitati, la forma del profilo di intensità trasversale può subire cambiamenti significativi man mano che le fasi ottiche relative dei modi cambiano nel tempo.L’intensità di picco può quindi variare e può verificarsi in posizioni a una certa distanza dall’asse del fascio.,
Le intensità ottiche con il significato usato nella fisica ottica sono rilevanti in varie situazioni:
- In combinazione con le sezioni trasversali di transizione, le intensità governano le velocità delle transizioni ottiche, ad esempio nel mezzo di guadagno laser.Una forte saturazione di una transizione ottica nello stato stazionario si verifica quando l’intensità supera l’intensità di saturazione.
- La variazione dell’indice di rifrazione tramite l’effetto Kerr in un mezzo trasparente è l’indice non lineare volte l’intensità locale.,
- Il danno indotto dal laser di un mezzo può verificarsi per intensità superiori a una certa soglia di danno, che tuttavia di solito può essere raggiunta solo con impulsi ottici, e quindi dipende dalla durata dell’impulso.
- Intensità di picco estremamente elevate possono essere raggiunte con impulsi ultracorti amplificati.Per intensità di 1014 W / cm2 o superiore in un gas, può verificarsi un’elevata generazione di armoniche.
- La pressione di radiazione della luce incidente su una superficie è proporzionale all’intensità ottica.
I profilatori di fascio possono essere utilizzati per misurare la forma del profilo di intensità di un raggio laser.,
