о длине волны лазера и форме волны

1. Структура, излучающая энергию, делает это с частотой, повторяющейся каждые 780 нм. Это просто фундаментальный аспект того, как испускается излучение. И да, это связано с веществом, производящим излучение. Различные вещества могут быть использованы для создания различных длин волн, частот или цветов (если вы их видите).

В лазере (не со свободными электронами) структура или атомы, излучающие фотоны, делают это на определенных частотах (или длинах волн — одно и то же) в зависимости от орбитальных позиций электронов. Где находятся эти электроны и какие уровни они изменяют, чтобы определить частоту, с которой испускается фотон. Стимулированное излучение — это то, что происходит в лазере для генерации света, и этот процесс выглядит так:

Частота физически определяется атомами и типом излучения, которому они подвергаются. Не зацикливайтесь на идее, что длина волны — это расстояние, на самом деле лучше думать о том, как далеко проходит волна, прежде чем она повторяет свою фазу. Как только вы увидите, что частота и длина волны — одно и то же, это может вам помочь.

2- Лазеры формируют пучок электромагнитного излучения, распределение поперечного электрического поля и интенсивности (излучения) которого хорошо аппроксимируется функциями Гаусса. Гауссова - это ссылка на то, как энергия распространяется как с точки зрения поля E, так и с точки зрения мощности:

Редактировать: вы можете думать о них как о синусоидальной волне, но их свойства меняются в пространстве, как функция Гаусса.

3. Гауссовы лучи имеют несколько различных моделей распространения, но есть способы преобразовать их в плоскую волну. Может быть, кто-то здесь знает. Я не. Я думаю, вы подобрали упрощение модели. Скорость распространения равна скорости света с, но медленнее, если не в свободном пространстве.

Вы увидите аспекты частоты, фазы, R(z), который является радиусом кривизны фронта волны (если не плоскости).

r is the radial distance from the center axis of the beam,
z is the axial distance from the beam's narrowest point (the "waist"),
i is the imaginary unit (for which i^2 = -1),
k = 2 \pi/\lambda is the wave number (in radians per meter),
E_0 = |E(0,0)|,
w(z) is the radius at which the field amplitude and intensity drop to 1/e and 1/e2 of their axial values, respectively,
w_0 = w(0) is the waist size,
R(z) is the radius of curvature of the beam's wavefronts, and
\zeta(z) is the Gouy phase shift, an extra contribution to the phase that is seen in Gaussian beams. 

Редактировать: плоская волна - это очень специфический случай волны, когда фронт волны не имеет какой-либо направленной ориентации. Он плоский, как в самолете. Это очень особый случай для лазеров, поскольку они часто представляют собой сферические волновые фронты, определяемые R (z) в приведенном выше уравнении. Честно говоря, я не уверен, что вы можете преобразовать лазер в плоскую волну. Поэтому я также не мог представить уравнение того, как это будет выглядеть.