パワーとエネルギー

PowerとEnergy物理的には仕事率と仕事ですね

powerを出力とすることもあります。いずれにしてもこの二つを混同しないようにしましょう。

この二つの物理量の関係は、単位を示すとすぐに分かります。

仕事率は単位時間あたりの達成した（できる）仕事（エネルギー）ですから、仕事率の単位はWatt(ワットW)で、仕事の単位はJoule(ジュールJ)とすると、

\(W \times sec = J \)

となります。ここでHolographyや加工で使われるパルスレーザーで出力エネルギーと尖頭出力の関係を試算してみたいと思います。典型的なRubyパルスレーザーのパルス出力の波形（横軸時間、縦軸強度）をプロットすると、

このような一般のパルス波形ですが、上図で示している半値幅は今横軸が時間なので単位は秒になります。Holographyで使われるようなパルスレーザーではこの半値幅は20ns程度です。つまり、\(20 \times 10^{-9} s\)です。他方出力エネルギーはmJ程度で、20mJとすると、この場合のpower仕事率をPとすると、

20mJ = P x \(20 \times 10^{-9} s\)

\( P = {20 \times 10^{-3}}/{20 \times 10^{-9}}\) W

よって、P = \(1×10^6\)W

つまり出力パワーは、1MWという結構な大きさになります。メガワットクラスです。レーザを加工に利用する場合は、このパワーが大きい特性を活かす動作になります。