激光原理及应用课程论文
通过一个学期对《激光原理及应用》的学习，使我对激光这一物理分支学科有了更加深入的了解，从光的本性到激光的工作原理，再到激光的输出特性及基本技术，理论结合应用。激光在日常的生产生活中的作用日益增加。
根据课本中最后一章得内容和自己的总结对激光在科学技术前沿问题中的应用做一个归纳。其中包含课本中的知识，以及我自己对知识的看法，还有激光在生活中的应用。
一．激光核聚变
1受控核聚变
*为什么选择核聚变？
核聚变有突出的优点，低原子序数的元素通过聚变反应为更高序数的元素，反应中损失的质量转化成能量放出，提高能量效率比裂变更高。
1）发展聚变能应用是替代化石类燃料与裂变能，推动人类文明发展的理想途径。
2）聚变时，参加反应的原子核都带正电，彼此之间互相排斥。粒子必须具有极高的动能，才能克服这种排斥作用，彼此接近到足以发生反应的程度。
2磁力约束和惯性约束方法
1）利用核聚变提取能量有两个条件：一是保证充分的反应
时间；二是约束高温等离子体。
2）目前比较实用的能达到劳森条件的装置有两大类。一是利用一定的强磁场将高温等离子体进行约束和压缩，使
之达到劳森判据，即所谓的―磁力约束方法‖（magnetic
confinement fusion, MCF）。二是惯性约束(inertial
confinement fusion, ICF)法，利用高功率的激光束或粒子
束均匀照射用聚变材料制成的微型靶丸，在极短的时间
内迅速加热压缩聚变材料使之达到极高的温度和密度，
在其分散远离以前达到聚变反应条件，引起核聚变反应
条件。
3） 3.自20世纪60年代初梅曼成功地研制出激光器后不久，在美国及前苏联就开始了激光核聚变——惯性核聚变的
研究。
3激光压缩点燃核聚变的原理
压缩点燃的方式有两种：一种是直接照射方式——多束激光以球对称方式直接照射在靶丸表面；一种是间接照射方式——将靶丸放入由金等重金属制成的空腔中，通过激光照射空腔内表面产生的X射线再照射靶丸。
二．激光冷却
1. 20世纪80年代，借助于激光技术获得了中性气体分子的极低温（如，10–10K）状态，实现了单个原子的操纵。这种获得低温的方法就叫激光冷却。
2.激光冷却的基本思想是：运动着的原子在共振吸收迎面射来的光子后，从基态过渡到激发态，其动量就减小，速度也就减小了。速度减小的值为 温度也就降低了。由于这种减速实现时必须考虑入射光子对运动原子的多普勒效应，所以这种减速就叫多普勒冷却。
3.由于原子速度可正可负，就用两束方向相反的共振激光束照射原子。这时原子将优先吸收迎面射来的光子而达到多普勒冷却的结果。
4.实际上，原子的运动是三维的。1985年贝尔实验室的朱棣文小组就用三对方向相反的激光束分别沿x ，y ，z 三个方向照射钠原子，在6束激光交汇处的钠原子团就被冷却下来，温度达到了240oK 。
5.朱棣文的三维激光冷却实验装置中，在三束激光交汇处，由于原子不断吸收和随机发射光子，这样发射的光子又可能被邻近的其他原子吸收。一种捕获原子使之集聚的方法是利用―原子阱‖，这是利用电磁场形成的一种―势能坑‖，原子可以被收集在坑内存起来。一种原子阱叫―磁阱‖，它利用两个平行的电流方向相反的线圈构成。
*真正的玻色-爱因斯坦凝聚
宏观数目的玻色子处于同一个量子基态。它实现的条件是粒子的德布罗意波长大于粒子的间距。在被激光冷却的极低温度下，原子的动量很小，因而德布罗意波长较长。同时井内又可以捕捉到Mc
h ν
υ=?-
较多的原子，他们相互作用很弱而间距很小，因而能达到凝聚的条件。
三．激光操纵微粒
1光捕获 1）光捕获法是利用光的力学作用，对微米以下的微小物体，用激光束夹住并使其移动的技术 。
2）光子具有一定的动量，当光入射到微粒上时，光动量将随着与微粒的相互作用中所产生的反射、折射、吸收等过程而变化。而力又由动量的变化所产生，如果在Δt 时间内动量的变化量为ΔP ，那么其产生的力F 可由下式表示： 此力就成为作用在微粒上的力。仅考虑由折射引起的力。
3）由上面的分析可知，光所产生的力总是使微粒球向着光束焦点处趋近的。实际上在满足一定的条件下，不仅这两条光线，在光束中的其它光线对也有同样的能力，而且在同时考虑折射光和反射光的情况下也可以得到同样的结论。
4）微粒球所受到的俘获力还与微粒半径、光束的空间分布、光波长等因素有关。
5）上述的讨论中，光所产生的只是使微粒球平移的力，而不产t
P F ??=
生旋转运动，要给微粒一个旋转力矩时可利用光所具有的角动量的方法。
2微粒操纵
1）单一有机微粒的制作
光压不单提供微粒操纵手段，从化学观点看它还能形成聚合结构。激光的聚光斑点直径是波长级的，因此10nm 级的超微粒被吸引到焦点上形成单一微粒。
四．激光诱导化过程
1激光波长和理解能的关系
如果每一个分子的离解是由一个光子照射引起的，每1mol 的分子所需要的离解能就等于1mol 光子的能量，因而1mol 分子的离解能可用下式来表示：
2激光切断分子
1） 直接离解
如图（a ）表示了分子AB 直接解离成A+B 的情况。
2） 前期离解
如图(b)所示的是SiH2的生成实例。
3） 热分子机理离解
与前期分离类似。像甲苯、C60等具有很高分子量的不饱和碳化物的光解离就属于这种情况。如图(c)所示
4） 红外多光子离解 利用红外光依次提高振动能级，可以使振动能量最终超过解离λ(nm)101.1963(kJ/mol)D 5
0?=
能。
3液体固体的光化学反应
光子的能量一部分用于光解离，一部分转变为热。而一旦产生解离周围的溶质争相返回形成再复合，称为―回笼‖效应，这也是溶液等物质的量子吸收量变小的另一个原因。
*激光治近视眼原理是什么：准分子激光是氟氩两种气体混合后经激发而产生的一种人眼看不见的紫外光，其波长仅193纳米，不会穿入眼内，属冷激光，无热效应，能以―照射‖方式对人眼角膜组织进行精确气化，达到―切削‖和―雕琢‖角膜的目的而不损伤周围组织和其他器官，其独特性质是最适合角膜屈光手术。
五激光光学谱
1拉曼光谱
1）拉曼光谱的基本原理
拉曼光谱的基本原理基于拉曼效应，即光通过介质后发生散射并发生频率漂移。
拉曼效应的量子解释：当能量为的光子作用于物体的分子时，可以产生两类碰撞，一类为―弹性碰撞‖，能量不变，散射频率与入射频率相同，这属于瑞利散射；另一类为―非弹性碰撞‖，在这种碰撞过程中，入射光子可能把一部分能量转移给分子。此时，散
射后的光子的频率变小，即：
即所谓谱线斯托克斯位移；另外，也有可能从分子获得一部分能量。此时，散射后的频率变大，即：
此式表征谱线反斯托克位移。式中ΔE 代表分子内部二个量子化能级之差，所以通过测定拉曼散射光谱则可以得知分子能级结构，从而识别分子的种类。
2） 各种类型的拉曼效应
*共振拉曼效应
*几种非线性拉曼效应
反拉曼效应：也叫拉曼吸收。它的过程是当一分子体系被频率为ν的单色激光及一连续光束(包括ν的反斯托克线的频段)照射时，在ν十Δν (Δν＞0)处，连续光束被分子体系所吸收，在连续谱带上出现清晰的吸收锐线。
受激拉曼效应：当入射到分子体系的激光束的光强或功率密度超过一定水平(阈值)时，散射光的强度突然大幅度地骤增(可达到与入射激光束光强相比的程度)；同时，散射光束的空间发射角明显变小，散射光谱的宽度明显变窄，具有激光发射的一切特点。 超拉曼效应：又称高次拉曼效应。它的产生过程及特点是，当入射光足够强而还不足以出现受激拉曼效应时，观察到2νo ＋Δν、甚至3νo ＋Δν(Δν为拉曼频移)的散射，散射光很弱。
h E ?－＝0ννh E ?＋＝0νν
*相干拉曼光谱
2空间高分辨率的激光显微光谱
1） 激光显微光谱分析实验装置主要由激光器、显微光学系统、
电子控制系统、摄谱仪或光量计四部分组成。
2）采用钕玻璃激光器作光源，其λ＝1.06μm ，有效直径一般为6mm ，则α≈2×10－4弧度。但是，实际上有偏离轴向的振荡模式，因而观察到的α值比计算值大，一般为10－3弧度。这种激光束被焦距为f 的显微物镜聚焦于样品表面，其光斑直径如图为 3频率高分辨的双光子光谱
1)由于原子（分子或离子）的无规则热运动，造成了谱线频率的位移(相对于静止的粒子)： 如果所有原子都处于静止状态，那么谱线的多普勒增宽就可以消除，所有能级的精细结构和超精细结构都可以分辨。
2)运用相反光束的双光子吸收法，可以消去多普勒增宽。若从正向光束吸收光子的频率为 从反向光束中吸收的光子的频率则为：
同时吸收这二个光子而产生的量子跃迁的频率为： 它与原子的热运动速度无关，所以没有多普勒增宽发生 4时间高分辨率的激光闪光光谱
如图为用来测量有机分子或生物分子荧光光谱及寿命的实验装置。锁模钕玻璃激光器发出微微秒的脉冲激光，由分束器把光分成两路。一路经ADP 晶体倍频后，由透镜聚焦射入样品室以使样)
1(0c υνν±＝)
c 1('0υνν-=)c 1(''0υνν+=0
2'''νννν=+＝
品分子受到激励。另一路首先经透镜在水池内打一个火花，造成连续光谱。火花造成的连续光谱的光输出，经过光梯把光分成若干个时间间隔为1微微秒的若干束光。这样，当样品被倍频光束激发后，光谱仪可以记录在不同延迟条件下样品荧光信号，从而决定样品的荧光寿命。
5各种特殊效能的激光光谱技术
1）原子吸收激光光谱技术
2）激光共振荧光光谱技术
3）共振电离光谱法
4）激光雷达光谱技术
5）外差光谱技术
深圳大学 硕士研究生学位论文 开题报告书 年级2013级学制3年 姓名明玉生学号20134303008 学院（部）光电工程学院 专业名称光电工程学院 专业代码 指导教师余建华 研究方向激光原理与器件 2015 年01 月18 日
激光加工在导光板中的应用 明玉生 （深圳大学光电工程学院深圳20150118） 摘要：本文给出了两种激光加工导光板的技术方法，第一种是先用YAG激光加工模具，核心模仁表面形成很多网点，后通过射出成型将网点复制在导光板表面。第二种CO2激光直接加工PMMA导光板表面而形成网点。此二法操作简单，易加工，环保无污染，导光板光学效率高，效果也均匀。 关键字：激光；加工；导光板； 一引言 激光自1960年问世后, 很快在生产中得到应用。其后,随着对有关基本理论研究的不断深化。各类激光器件不断地发展, 使其应用领域也不断拓宽, 应用规模逐渐扩大, 所获得的社会效益和经济效益更加显著。 作为高科技之一的激光技术, 是20世纪科学技术发展的重要标志和现代信息社会光电子技术重要支柱之一。激光技术不仅受到技术先进国家的高度重视, 而且也受到许多发展中国家的高度重视, 并给与大量的投入。20世纪80年代以来, 在很多国家, 政府都把激光技术列为国家级发展计划。例如, 英国的阿维尔几乎阿!, 美国的激光核聚变计划.日本的激光研究五年计划! 等。这些计划的实施使激光技术得到迅速发展, 且已经形成了一个生机勃勃的新兴产业。与此同时, 激光技术的发展大大促进了多种技术、学科、多种生产水平的进步和提高, 影响之大,举世瞩目。
YAG激光器在金属材料加工中具有优势, 而对于非金属材料的加工, CO2 激光器具有优势, 而准分子激光在微细加工、高精密方面具有优势。Nd: YAG激光雕刻技术用于导光板模具的加工, 有力地推动导光板产品性能的提高, 也带动了激光雕刻技术的进步. 随着这 方面技术的不断完善,预期今后将取得更多的成果。从目前世界激光雕刻技术的发展现状看, CO2 激光雕刻、YAG 激光雕刻和准分子激光雕刻都在某些方面体现了它们各自的优点, 也存在着某些不足。 本文讲通过两种激光加工方式制作导光板，第一种是YAG激光雕刻技术，在模具上加工出精细的光学网点，转而复写在导光板上。第二种是CO2 激光直接加工在导光板表面形成网点。这两种方法都可以形成表面光滑的导光板，亮度高，均匀度好，是导光板网点加工的一种新趋势。 二激光简介 激光是在1960 年正式问世的。但是，激光的历史却已有100 多年。确切地说，远在1893 年，在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出，两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。他虽然不能解释这一点，但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。1917 年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。激光，又称镭射，英文叫“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意思是“受激发射的辐射光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。
课程与教学论（语文）专业硕士研究生培养方案 （专业代码：040102） 一、学科简介 语文课程与教学论是课程与教学论的分支学科，本学科在语文教学领域体现了课程论与教学论的统一。课程论研究教什么的问题，教学论研究怎么教的问题，二者必须统一，而以课程论为主。本学科在继承中国百年语文教育研究成果的基础上，努力体现当代国际教育界课程科学和教学科学研究成果，力图揭示语文教育的规律，凸现课程与教学理论在语文教育实践中的作用。本学科根据我国语文教育的现状和需要，侧重于语文课程与教学的设计和实施，希望能给语文教育研究者和语文教师提供直接的、具体的帮助。 二、培养目标 1．掌握马列主义、毛泽东思想和邓小平理论的基本原理，坚持四项基本原则，遵纪守法，师德优良，有较高的文化素养，积极为社会主义建设事业服务，热爱教育事业，有为语文教育事业献身的事业心和责任感。 ２．较为熟练的掌握一门外语，能阅读本专业的外文资料。 ３．具有比较宽厚的教育专业理论基础，了解国内外课程与教学论发展的动向和趋势，具有现代教育观念和创新意识。 ４．具有语文课程与教学论的理论知识和语文教育的实践能力，能够承担语文教育学科的教学和科研工作，能够领导和管理语文教育实践，能够进入学科前沿并找到创造发明的突破口，具有语文教育的理论和实践的创新观念和创新能力。 ５．经过三年的培养，成为政治素质、业务素质等综合素质较高的创造性人才，能够适应高等师范院校、科研机构的教学和科研工作，能够适应文化、出版、宣传部门的理论工作和实际工作。 三、研究方向 语文课程与教学论 四、学习年限 全日制攻读硕士学位研究生学习年限为三年，要求至少修35学分。其中： 1．公共学位课修8学分； 2．学科基础课至少修6学分；
共焦球面扫描干涉仪调整及高斯光束变换与测量实验 刘岩1, 贾艳1 （1.东北师范大学，吉林长春 130000） 摘要：本文介绍了氦氖激光器的原理及其相关的基本结构，并系统的做了氦氖激光器系列实验中的共焦球面扫描干涉仪调整实验和高斯光束变换与测量实验。 关键词：氦氖激光器；共焦球面扫描；高斯光束；干涉仪 中图分类号：G3 文献标识码：A 引言 虽然在1917年爱因斯坦就预言了受激辐射的存在，但在一般热平衡情况下，物质的受激辐射总是被收激吸收所掩盖，未能在实验中观察到。直到1960年，第一台红宝石激光器才面世，他标志了激光技术的诞生。激光器由光学谐振腔、工作物质、激励系统构成，相对一般光源，激光有良好的方向性，也就是说，光能量在空间的分布高度集中在光的传播方向上，但它也有一定的发散度。在激光的横截面上，光强是以高斯函数型分布的，故称作高斯光束。同时激光还具有单色性好的特点，也就是说，它可以具有非常窄的谱线宽度。受激辐射后经过谐振腔等多种机制的作用和相互干涉，最后形成一个或者多个离散的、稳定的谱线，这些谱线就是激光的模。在激光生产与应用中，如定向、制导、精密测量、焊接、光通讯等，我们常常需要先知道激光器的构造，同时还要了解激光器的各种参数指标。因此，激光原理与技术综合实验是光电专业学生的必修课程。 1 实验原理 1.1氦氖激光器原理与结构 氦氖激光器（简称He-Ne激光器）由光学谐振腔（输出镜与全反镜）、工作物质（密封在玻璃管里的氦气、氖气）、激励系统（激光电源）构成。对He-Ne 激光器而言增益介质就是在毛细管内按一定的气压充以适当比例的氦氖气体，当氦氖混合气体被电流激励时，与某些谱线对应的上下能级的粒子数发生反转，使介质具有增益。介质增益与毛细管长度、内径粗细、两种气体的比例、总气压以及放电电流等因素有关。对谐振腔而言，腔长要满足频率的驻波条件，谐振腔镜的曲率半径要满足腔的稳定条件。总之腔的损耗必须小于介质的增益，才能建立激光振荡。内腔式He-Ne激光器的腔镜封装在激光管两端，而外腔式He-Ne激光器的激光管、输出镜及全反镜是安装在调节支架上的。调节支架能调节输出镜与全反镜之间平行度，使激光器工作时处于输出镜与全反镜相互平行且与放电管垂直的状态。在激光管的阴极、阳极上串接着镇流电阻,防止激光管在放电时出现闪烁现象。氦氖激光器激励系统采用开关电路的直流电源，体积小，份量轻，可靠性高，可长时间运行。 图1 氦氖激光器原理图 1.2 高斯光束的基本性质 众所周知，电磁场运动的普遍规律可用Maxwell方程组来描述。对于稳态传输光频电磁场可以归结为对光现象起主要作用的电矢量所满足的波动方程。在标量场近似条件下，可以简化为赫姆霍兹方程，高斯光束是赫姆霍兹方程在缓变振幅近似下的一个特解，它可以足够好地描述激光光束的性质。使用高斯光束的复参数表示和ABCD定律能够统一而简洁的处理高斯光束在腔内、外的传输变换问题。在缓变振幅近似下求解赫姆霍兹方程，可以得到高斯光束的一般表达式： () 2 2 2() [] 2() 00 , () r z kr i R z A A r z e e z ω ψ ω ω --- =?（1） 式中，A0为振幅常数；ω(z)定义为场振幅减小到最大值的e-1的r值称为腰斑，它是高斯光束光斑半径的最小值；ω(z)、R(z)、Ψ分别表示了高斯光束的光斑半径、等相面曲率半径、相位因子，是描述高斯光束的三个重要参数，其具体表达式分别为：
激光原理及应用 考试时间:第 18 周星期五 ( 2007年1 月 5日) 一单项选择（30分） 1．自发辐射爱因斯坦系数与激发态E2平均寿命τ的关系为（ B ） 2．爱因斯坦系数A 21和B 21 之间的关系为（ C ） 3．自然增宽谱线为（ C ） （A）高斯线型（B）抛物线型（C）洛仑兹线型（D）双曲线型 4．对称共焦腔在稳定图上的坐标为（ B ） （A）（-1，-1）（B）（0，0）（C）（1，1）（D）（0，1） 5．阈值条件是形成激光的（ C ） （A）充分条件（B）必要条件（C）充分必要条件（D）不确定 6．谐振腔的纵模间隔为（ B ） 7．对称共焦腔基模的远场发散角为（ C ） 8．谐振腔的品质因数Q衡量腔的（ C ） （A）质量优劣（B）稳定性（C）储存信号的能力（D）抗干扰性 9．锁模激光器通常可获得（ A ）量级短脉冲 10．YAG激光器是典型的（ C ）系统 （A）二能级（B）三能级（C）四能级（D）多能级 二填空（20分） 1.任何一个共焦腔与等价， 而任何一个满足稳定条件的球面腔地等价于一个共焦腔。(4分) 2 .光子简并度指光子处于、 、、。（4分） 3．激光器的基本结构包括三部分，即、 和。（3分）
4．影响腔内电磁场能量分布的因素有、 、。（3分） 5．有一个谐振腔，腔长L=1m，在1500MHｚ的范围内所包含的纵模个数为 个。（2分） 6．目前世界上激光器有数百种之多，如果按其工作物质的不同来划分，则可分为四大类，它们分别是、、和。（4分） 三、计算题（ 42分） 1．（8分）求He-Ne激光的阈值反转粒子数密度。已知＝6328?，1/f()＝109Hz，＝1，设总损耗率为，相当于每一反射镜的等效反射率R＝l－L＝％，＝10—7s，腔长L＝。 2．（12分）稳定双凹球面腔腔长L＝1m,两个反射镜的曲率半径大小分别为R 1＝3m求它的等价共焦腔腔长，并画出它的位置。 ＝,R 2 3．（12分）从镜面上的光斑大小来分析，当它超过镜子的线度时，这样的横模就不可能存在。试估算在L＝30cm, 2a= 的He-Ne激光方形镜共焦腔中所可能出现的最高阶横模的阶次是多大？ 4．4．（10分）某高斯光束的腰斑半径光波长。求与腰斑相距z=30cm处的光斑及等相位面曲率半径。 四、论述题（8分） 1．（8分）试画图并文字叙述模式竞争过程
数学课程论与教学 “课程是替照国家的教育方针,根据学生身心发展状况,为在一定时期内使学生达到规定的培养目标,完成规定的教育住务而设计的教育内容”,“中学数学课程是按照社会的要求,根据巾学生身心发展规律,对经过选择和教学祛加工的数学知识所形成的数学学科体系”。按照这种理解,中学数学课程主要包括中学教学计划、中学数学教学大纲祖中学数学教材等项目。教学计划是由国家教育主管部门制健的有关教育和教学工作的指导性文件,它对中学教育的培养目标、课程设置、各科教学目的、各门课程开设的顺序、课时分配和学年编制等作了明确规定。教学大纲则是根据教学计划,以纲要形式规定的学科教学内容的指导性文件,它规定了学科的教学目的任务、知识范围、深度及其结构、教学进度和教学法方面的基本要求。教材则是根振教学大纲和实际需要而编写的供教学之用的材料,是教学大纲所规定的教学内容的具体化。 一、今学数学课程论研究的主要问题 从中学数学教学的需要来看,中学数学课程论研究的主要问题是: l、和何确定中学数学的教学目的和要求 中学数学教学目的和要求的确定主要由社会因素、数学因素和学生因素所制约。 社会因素教育是培养人的一种社会活动,学校教育是教育者根据一定社会(或一定阶级)的要求和青少年身心发展的规律,对受教育
者所进行的一种有目的、有计划、有组织的传授知识、,技能,培养思想品德,发展智力和体力的活动,其目的是把受教育者培养成为一定社会(或一定阶级)服务的人。中学数学课程作为学校教育内容的一个组成部分就必然要反映这种需耍‘社会因素对数学教学目的和要求的影响,较之其他因素要大得多,而且这种影响随着科学技术的发展而逐渐增大. 数学因素从19世末到本世纪初,数学科学有了重大的发展。特别是在本世纪,集合论的创建,数学的更加抽象化以及电子计算机在数学领域的应用,不可遭免地影响着中学数学课程的内容和要求。尽管传统的中学数学教学内容在当前以及今后很长一段时间里仍然还会在教材中占据主要位置,但其中一些作用不大的陈旧了的内容必演射除、精简,并且要把一些中学生可以接受的现代的数学内容、数学思想和方法渗透到数学课程中去。 学生因素数学教学的目的是否达到了,最终要由教学的对象一学生学习的结果来衡量。如果我们只强调社会的需要、数学科学发展的需要,但是违背学生身心发展的规律,脱离学生原有的知识水平和思维水平,把教学目标定得太高,就必然导致学生负担过重,影响教育质量钓提高和培养目标的实现。当然,教学目标定得太低,则会影响学生学习的积极性,培养出来的学生也难以适应社会发展的需要。 教学目的和要求的确定,除了上述因素之外,同时还要受到教师、教育理论和数学课程历史等因素的制约。比较一下1963年和1987年全日制中学数学教学大纲,就不难看出这些因素,特别是社会因素对
激光原理 一、激光的发现 最早在1917年爱因斯坦首次预言受激发射激光，历史上首先在微波波段实现量子放大；1954年C.H.70wnes, I.P.Gorden , HJ.Zeiger使用氨分子射来实现Maser向更短波长进发ammonia beam maser； 1958 年-------------------- A.L.Schawlow, C.Htownes, A.M.Poxopob 提出将Maser 原理推广到光波段--- laser； 1960 年 --- T.H.Maiman of Bell Lab 红宝石首次实现laser波长为6943A红光。 二、激光产生的原理和条件 两能级原子与光的相互作用 1、自发发射一一处于激发态的原子自发地从高能级E2跃迁到低能级E1同时发射光子。 2、受激吸收一一处于低能级E1的原子受到外来光子且能量恰好等于一对能级差的刺激并吸收之而跃迁到上能级E2. 单位时间单位体积原子受激吸收的能量为：C12u(v21)Nihv2i
受激吸收过程 受激辐射过程 hv -A/W- hv 吸收前 ， 诱发光子的能量：小，=E 2 -E] 受激辐射前 1. 1917年，爱因斯坦首先预言了 “受激辐射”过程。 3、受激发射一一上能级E2的原子受到外来能量刚好等于一对能 级差的光子刺激而跃迁到下能级E],同时发射出一个与外来光子 完全一样的光子（频率、偏振方向和相位都相同）。 单位时间单位体积内原子受激发射的能量为：Bi2U （v 2i ）N 2hv2i 对于一个原子体系来说，若U （V21）的光讯号存在，从受激发射的 角度而言净的受激发射能量将是： Bi2U （V2i ） Nzhvzi C12U （V21） N]hv2i —（N2~N I ） Bi2U （V2i ）hV2i 因此，要产生净的受激发射必须使高能级原子数密度N2大于低 能级原子数密度N1,但在一般热平衡条件下，它们满足波尔兹 曼分布： ^2 _ LE.E\）jKT —V N 、 由于E2VE]则N2〈N I .所以总是受激吸收超过受激发射，不能产生 激光?为了产生净的受激发射，必须破坏热平衡状态使N 2>N X 即实
1. 肖川 . 课程与教学 [J]. 教育科学研究 ,2007,(11) 【摘要】 课程与教学是教育学中的两个核心概念。两者既相互独立 , 又密不可分。课程包括教什么、教学内容如何组织以及如何规划学习进程问题。教学是基于课程的师生共同活动 , 涉及为什么教、教什么、教给谁和怎么教四个基本要素。课程只有落实在教学中才具有真实的意义 , 而教学必须基于课程的规制和指引 , 才能保证它的品质。 2. 王本陆 . 当前我国中小学课程与教学改革的理论争鸣 [J]. 湖北教育 ( 教学版 ) , 2006,(11) 【摘要】 随着我国中小学课程与教学改革的不断推进，关于课程与教学改革的一些理论问题，如课程与教学改革的理论基础问题、基本目标问题、基本策略问题，等等，日益引起了社会各界的关注，并就此展开了激烈的论争。认真反思这些问题的论争，对于进一步坚持以科学发展观为指导，健康有序地推进中小学课程与教学改革，具有重要现实意义。 3. 董小平 , 靳玉乐 . 论课程与教学关系的重建 [J]. 基础教育课程 , 2006,(05) 【摘要】 课程与教学的关系是影响课程与教学理论建设和实践的重要因素 , 过去的教育实践表明 : 有什么样的课程与教学关系 , 就有什么样的课程与教学的理论建设和实践。因此 , 反思当前课程与教学关系存在的问题 , 建立合理的课程与教学关系 , 是当前课程与教学改革的一个重要课题。 4. 刘晓玲 , 龚克 . 课程与教学 : 理念及关系的演进 [J] 湖州职业技术学院学报 , 2005,(04) . 【摘要】 随着时代的进步及教育自身的发展 , 人们对课程与教学的认识在一步步走向深入 , 课程与教学的关系在从分离走向融合 , 我国课程与教学改革实践的发展趋势符合这种观念演进的逻辑。
固体激光器原理及应用 摘要：固体激光器目前是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的优点。本论文先从基本原理和结构介绍固体激光器，最后介绍其在监测，检测，制造业，医学，航天等五个方面的应用及未来的发展方向。 关键词：固体激光器基本原理基本结构应用 1激光与激光器 1.1激光 1.1.1激光（LASER） 激光是在 1960 年正式问世的。但是，激光的历史却已有 100多年。确切地说，远在 1893年，在波尔多一所中学任教的物理教师布卢什就已经指出，两面靠近和平行镜子之间反射的黄钠光线随着两面镜子之间距离的变化而变化。他虽然不能解释这一点，但为未来发明激光发现了一个极为重要的现象。 1917年爱因斯坦提出“受激辐射”的概念，奠定了激光的理论基础。激光，又称镭射，英文叫“LASER”，是“Light Amplification by Stimu Iatad Emission of Radiation”的缩写，意思是“受激发射的辐射光放大”。激光的英文全名已完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。 1.1.2产生激光的条件 产生激光有三个必要的条件： 1)有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分 子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构； 2)有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产 生粒子数反转； 3)有光学谐振腔，增长激活介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择 被放大的受激辐射光频率以提高单色性。 1.1.3激光的特点 与普通意义上的光源相比较，激光主要有四个显著的特点：方向性好、亮度极高、单色性好、相干性好。
课程与教学论(计算机)专业硕士学位研究生培养方案 一、学科专业简介 计算机教学论以教育科学的基本理论为指导，探索计算机教育的的基本理论和实践问题，探讨现代教育理论视野中的计算机课程与教育改革。研究内容包括：计算机专业课程设置和教材建设的基本理论；课程体系与教学内容的改革；计算机实验教学改革；计算机教学与教育模式改革；多媒体教育技术；网络教育技术；人工智能等。 本学科的主要任务是认识计算机课程与教学现象，揭示计算机课程与教学规律，指导计算机课程与教学实践，深入研究计算机基本理论和实验教学，完成具有可操作价值的计算机课程教学理论的构想和策略模型。 二、培养目标 掌握马克思主义基本理论，遵纪守法，师德优良，具有良好的道德修养和较高的文化素养；系统掌握计算机教学的基础理论和专业知识，具有独立从事现代教育教学改革研究的能力；具有对现代课程与教学论的发展做出判断和分析研究的能力；具有独立研究的能力和团队合作能力、科研能力和创新能力，能够从事本学科的基础理论研究和教学工作，能够完成具有较高科研水平的硕士学位论文，运用一门外语进行交流，具有能够比较熟练的阅读本学科的外语文献的能力，毕业后成为适应社会要求、适应教育发展的计算机教育理论或实践工作者。 三、研究方向 本研究方向主要包括基础和高等教育中计算机课程教材教法、计算机辅助教育的基础理论、计算机辅助教学（CAI）课件设计原理及实现技术、现代教育信息资源管理及开发研究、智能计算机辅助教学系统（ICAI）的开发与设计以及网络多媒体技术与Web远程教育等。 四、学制年限及应修学分 学制年限一般为三年，至少应修满35学分。 五、培养方式与方法 实行导师负责制与集体培养相结合、个人学习与集中学习相结合、课程学习与科学研究
思考练习题1 1． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒 从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？ 答：粒子数分别为：18 8 346341105138.21031063.6105.01063.61?=????=? ?==---λ ν c h q n 23 9 342100277.510 31063.61?=???==-νh q n 2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？ 答：（1）(//m n E E m m kT n n n g e n g --=） 则有：1]300 1038.11031063.6exp[23 93412≈?????-==---kT h e n n ν （2）K T T e n n kT h 3 6 23834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[?=?=???????-==----ν 3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－ 18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？ 答：（1）1923 181221121011.3]2700 1038.11064.1exp[4----?=???-?=?=??n n e g n g n kT h ν 且20 2110=+n n 可求出312≈n （2）功率＝W 918 8 10084.510 64.13110--?=??? 4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比 q q 激自1 = 2000 ，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ??=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求 q q 激 自 为若干？ 答：（1）
课程与教学论(教育)专业 硕士学位研究生培养方案 一、培养目标 能够运用马克思主义的基本原理分析问题，具有一定的教育理论素养和开阔的学术视野；较为系统地掌握课程与教学的基本理论，了解与初步应用相关的教育技术手段，掌握一门外国语，关注国内外课程与教学理论的发展过程和最新动态，特别是基础教育改革的发展趋势；有较强的创新能力、实际教学能力和独立研究能力；德才兼备，身心健康，毕业后能够从事相关领域的课程开发与研究、教学与科研、培训与管理等工作。 二、研究方向 1.课程论 2.教学论 3.学前课程与教学 三、学习年限 全日制学术型硕士研究生学制为3年，特别优秀硕士生可提前毕业，但在校学习年限不少于2年。最长学习年限（含休学等中断时间）不超过4年。 四、培养方式 本专业采取导师负责制与集体指导相结合的培养方式；主要采用自学与指导、专题研究与论文写作相结合的教学方式。 五、课程设置及学分要求 攻读本学科硕士学位研究生需获得学位课学分23学分，选修课学分不少于7学分，必修环节3学分，总学分为33学分。
六、必修环节
注：学科可根据本学科特点适当增加社会实践和科研训练内容。 七、中期考核 按照《重庆师范大学硕士研究生中期考核暂行办法》执行。经过考核合格者方可进入学位论文撰写阶段。 八、学位论文工作 1.学位论文开题报告 要求每位研究生在开题前提交一份与论文选题有关的不少于4000字的书面文献综述报告，由导师组评定成绩，文献综述不合格者或未完成者，不得进行开题报告。 2.学位论文基本要求 学位论文应在导师或导师小组的指导下，由硕士生独立完成。学位论文工作时间不得少于一年。学位论文的格式要求按学校有关规定执行，学位论文字数不低于3万字。 3.学位论文答辩前科研成果要求 硕士生地申请学位前，须在国内外公开发行的学术刊物上发表与其学科研究方向内容相关的署名为重庆师范大学的论文至少1篇，或专著至少1部，或专利至少1项。 4.学位论文评审与答辩 本专业实行学位论文须经过三次审查。在举行答辩会前，必须通过“双盲”评定和评阅。“双盲”评定和评阅合格方可进行答辩。 九、毕业与学位授予 硕士研究生在规定修业年限内完成培养方案规定的课程学习，考核成绩合格者，获得规定的学分，通过学位论文答辩，符合毕业资格，准予毕业。符合《中华人民共和国学位条例》的有关规定，达到硕士学位授予标准，经学校学位委员会审核通过，授予硕士学位。具体内容详见《重庆师范大学学位授予实施细则》。
激光测距及在军事上的应用 摘要 激光技术这一高新技术，经过半个世纪的发展，从机理原理，实验手段到制造工艺都已逐步成熟，且先进的激光器不断研制成功，并凭借其高亮度、方向性强、单色性好、相干性好的显著特点，在工业、农业、医疗、军事等领域的应用已经是大显神威。而激光武器经过不断地开发和研究，目前已有了重大的进展：低功率激光武器已开始装备部队，高功率激光武器则在技术上已基本成熟，将在未来现代化战争或局部战争中发挥举足轻重的作用。 本文简要介绍了脉冲激光测距原理及常见的激光测距仪，并对它们在军事上的应用作了相应的介绍。 关键词：激光测距；激光测距仪；军事应用 一、引言 激光测距是激光在军事上应用最早和最成熟的技术。自1960 年第一台激光器--红宝石激光器发明以来，便有人开始进行激光测距的研究。和微波测距等其它方法相比,激光测距具有更好的方向性和更高的测距精度,测程远,抗干扰能力强,隐蔽性好,因而得到广泛的应用。激光测距的研究还对雷达技术的发展起了很大的促进作用,因而在国民经济和国防建设中具有重要意义。根据所发射激光状态的不同,激光测距分为激光脉冲测距和连续波激光测距,后者根据起止时刻标识的不同又分为相应激光测距和调频激光测距。本文将介绍脉冲测距的最新技术发展。 二、脉冲激光测距原理 脉冲激光测距是利用激光脉冲持续时间极短,能量在时间上相对集中,瞬时功率很大(一般可达兆瓦)的特点,在有合作目标的情况下,脉冲激光测距可以达到极远的测程;在进行几公里的近程测距时,如果精度要求不高,即使不使用合作目标,只是利用被测目标对脉冲激光的漫反射索取的反射信号,也可以进行测距。 图1 脉冲飞行时间激光测距系统 一个典型的脉冲飞行时间激光测距系统通常有以下五个部分组成:激光发射单元,一个或两个接收通道,时刻鉴别单元,时间间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在t0 时刻发射一激光脉冲,其中一小部分功率直接进入接收通道1,经时刻鉴别单元产生起始(START)信号,开始时间间隔测量;其余功率从发射天线向目标发射出去,经距离R 到达目标后被反射;接收通道2 的光电探测器接收到返回脉冲,经放大后到达时刻鉴别单元,产生一终止(STOP)信号,终止时间间隔测量;时间间隔测量单元把所测得的结果t 输出到处理控制单元,最后得到距离R=ct/2。
课程与教学论（语文）专业 硕士学位研究生培养方案 一、培养目标 在思想素质方面，培养硕士生能够运用马克思主义的基本原理分析问题，建立正确的世界观和价值观。培养学生良好的学术规范，尊重他人劳动成果。培养学生积极参与科研活动的意识，具有学术对话的能力和科研合作的精神。 在专业素养方面，培养硕士生专门的教育理论素养和解决语文教育现实问题的能力。拓宽硕士生的学术视野，构建其适应新课程理念的语文教育知识结构。 硕士生毕业后，能够胜任语文教育研究机构的课程设计、开发与研究工作，能够胜任师范院校的本科教学工作，能够从事语文教师继续教育的培训工作。能够成为中小学骨干语文教师。 二、研究方向 语文课程与教学研究方向：旨在培养解决中小学语文教育与教学实际问题的研究型专门人才。重点研修课程为课程理论、教学设计、学业评价、教育心理学等与中小学语文教学现状密切相关的课程，主要研究中小学语文教育与教学的现象与规律。分别针对语文教师、语文教材、语文教学、语文学业评价几个方面展开专门探讨。揭示语文教育应然与实然状态之间的原因，探讨解决语文教育现实问题的对策。 文学审美教育研究方向：旨在培养能够从事文学审美教育的专门人才。文学审美教育突出语言文字符号在审美能力建构中的价值。强化了语文教育中的人文要素，同时也有益于语文工具性实现。文学审美教育方向在突出文学价值功能的同时，也将联系到其他艺术门类（例如音乐、美术、戏剧、影视）等同文学价值的联系。培养对象的人格健全也有赖于文艺审美教育。 三、学习年限 全日制学术型硕士研究生学制为3年，特别优秀硕士生可提前毕业，但在校学习年限不少于2年。最长学习年限（含休学等中断时间）不超过4年。 四、培养方式 硕士生培养实行导师负责制，同时要充分发挥所在学科导师集体指导的优势，拓宽硕士生的学术视野。采取课程学习与学位论文工作相结合的方式。 1.导师应根据培养方案的要求，因材施教，要定期了解硕士生的思想状况、学习和科研状况，严格要求，全面关心硕士生的成长。 2.硕士生应在导师的指导下制订课程学习与研究计划，包括选课计划、文献阅读、文献综述、学术活动、教学实践、社会实践、实验研究、论文撰写等内容。课程学习与研究计划应在硕士生入学后三个月内完成。
激光原理研究及应用 一、激光的基本知识 1、什么是激光 激光是二十世纪六十年代出现的重大科学技术成就之一。世界第一台激光器是固体激光—红宝石激光器,问世于1960年7月。世界第一台氦氖激光器是1961年诞生的。 激光的出现深化了人们对光的认识。由于它有许多其它光源无法比拟的特点,所以二十多年来,激光技术以惊人的速度得到发展,其应用几乎进入了所有的技术领域和国民经济的各个部门。激光技术列在我国“六五”计划中,已作为国家重点攻关项目之一。可以预料,激光技术将以更快的速度向前发展,其应用领域会越来越广泛。 2、激光的产生 大家知道光和我们生活的关系十分密切,必须靠光作用到我们的眼睛, 才能看见东西,这是普通光。如太阳、电灯等发且的光。普通光源都是向所有的方向发光,虽然光强可能会随方向而变化,但除非采取特别的方法,一般是不能得到在某一方向指向性优越的光。光和无线电波一样是电磁波,以每秒大约30万公里的速度直线传播。 光波在空间的传播犹如水面上的水波向前传播一样。人们眼睛所能看见的光波长大约3900埃到了7600埃。实验事实说明光不但具有波动性,还具有粒子性,即光又是永远运动着的微粒子,这种微粒子在光学中叫做光子。普通光源的发光机理是这样的：组成光源的物质原子总是在永不停息的运动中,特定的原子的能量只能取特定的某些分立值一能级,原子在通常情况下处在最稳定状态即能级最低的状态(称为基态,而能量较高的状态称为激发态)。当原子从能量较高的状态跃迁到能量较低的状态时,将能量差以光的形式放出。这个发光过程叫做自发辐谊寸。还有这样的发射：如霓红灯是在一定形状的玻璃管内,充人低压惰性气体,在电极间加以高压,使之放电,激发气体原子。被激发的原子,跃迁回能量较低的状态时便发出许多频率即许多颜色的光。这种发光现象也叫做自发辐射。在自发辐射中,每一个发光的原子都是独立的发光体,他们彼此之间互无联系,因而它们的发光是杂乱不齐的。 与此相对，若用光照射激发态原子激发态原子会跃迁到低能级上,同时放出光子,这
华东师范大学课程与教学论专业硕博选题（2010——2015） [1]丁炜. 全语言研究[D].华东师范大学,2010. [2]闫艳. 课堂教学目标研究[D].华东师范大学,2010. [3]张光陆. 对话教学之研究——解释学的视域[D].华东师范大学,2010. [4]张斌. 基于标准的学校教育问责研究[D].华东师范大学,2010. [5]李茂森. 自我的寻求[D].华东师范大学,2010. [6]向晶. 学生幸福研究[D].华东师范大学,2010. [7]李锋. 基于课程标准的教学设计研究[D].华东师范大学,2010. [8]刘辉. 促进学习的课堂评价结果处理研究[D].华东师范大学,2010. [9]申宣成. 表现性评价在语文综合性学习中的应用[D].华东师范大学,2011. [10]吕红日. 教师“知识分子”角色研究[D].华东师范大学,2011. [11]洪志忠. 教师绩效评价研究[D].华东师范大学,2011. [12]汪丽梅. 知识观视域中的教学方法改革研究[D].华东师范大学,2011. [13]和建伟. 对中学与大学在物理实验教学内容衔接问题上的分析研究[D].华东师范大学,2010. [14]庄白. “高观点”下的中学微积分教学研究[D].华东师范大学,2010. [15]何千忠. 论美国社会科中历史教育的目标及内容要素[D].华东师范大学,2010. [16]付小谧. 高校民族预科生英语学习困难的研究[D].华东师范大学,2010. [17]郑丽芸. 英语课堂小组活动研究[D].华东师范大学,2010. [18]陈亚君. 师范院校生物学专业教育实习评价体系的构建[D].华东师范大学,2010. [19]田倩. 数学职前教师学科内容知识发展研究[D].华东师范大学,2010. [20]贺晔. 英国职前教师教育课程研究[D].华东师范大学,2010. [21]宋静磊. 我国高等师范院校顶岗实习研究[D].华东师范大学,2010. [22]徐蓓蓓. 物理DIS实验与探究式教学的整合和案例研究[D].华东师范大学,2010. [23]孙荣荣. 高中地理新课程作业设计研究[D].华东师范大学,2010. [24]唐晓鹏. 高中人文地理案例教学的评价研究[D].华东师范大学,2010. [25]王孟初. 高中人文地理课程内容选择的国际比较[D].华东师范大学,2010. [26]袁有雯. 高一学生数学问题解决个性差异的研究[D].华东师范大学,2010. [27]楼帅. 专家与新手型科学教师课堂教学策略的比较研究[D].华东师范大学,2010. [28]陶俞佳. 新加坡中学化学课程中的科学探究技能研究[D].华东师范大学,2010.
《课程与教学论研究的前沿热点——教学研究中的问题意识》 吴刚平，华东师大课程与教材研究所副所长，教授，博士生导师。近年来在课程改革与教材建设方面发表学术论文、专着70余篇，在20多家刊物刊登。2015年4月10日下午，吴教授在新疆师范大学教科院作此讲座。 （讲座记录：刘军笔录，未经本人审阅。2015年4月10日） 去新疆师范大学教科院听了华东师大教授吴刚平先生的讲座，深有感触和启发。付刚老师要求我录上音转给他听一听，但这录音也没能保住。今天下午稍有点时间就整理了一下笔记，晚饭后接着整理发现就七千多字了。实际上还有一些生动的案例没记全。在这里分享给大家吧，毕竟有许多朋友没有机会一睹吴教授的风采，领略他对课改精深的研究成果的冰山一角。 一、关于从教学意识向课程意识的扩展问题。 近年来不少人说我们的教育出了问题，实际上指的也就是教学。难道把教学与课程分离？许多问题不是教学所能解决的问题，因为它是社会问题。比如说一些课程学生不喜欢，这是教学出了问题吗？对于中小学教师来说，教学目标这是个核心问题，是最重要的东西。但不少教师则总觉得不是该他们关心的问题，而只关心教学。因为标准是国家定的，教师不清楚，认为做得再多也没有意义。教师只关心教学的材料和内容，不关心目标是什么，所以质量是无法保证的。 比如《捕蛇者说》，学生从小学、中学到大学都在学，同样的教学内容，各个阶段怎样教，怎么学，就是目标。小学生，知道这个故事就行了；中学生则要读字习词弄清句子意思，学些修辞，还要了解时代背景；大学则要整体把握。如它在文学史上的地位等。学成怎样，学出什么来，这就是不同的目标。这也就是课程知识中的重要东西。教师在自己的学习、教书生涯中，关于课程是缺乏专业基础的，但课改要求我们的教师要变化，要有专业发展，
激光发光粒子的能级与跃迁 刘韬 北京工业大学 应用数理学院 000611班 指导教师：俞宽新 摘要弹 研究了与激光发光粒子的能级系统，包括三能级系统和四能级系统。指出四能级容易实现反转粒子数，因此效率高。同时研究了与激光发光相关的三种跃迁，即自发辐射、受激辐射、受激吸收。 关键词 三能级，四能级，自发辐射、受激辐射、受激吸收 一、引言 激光是怎样产生的？在一个原子体系中，总有些原子处于高能级，有些处于低能级。而自发辐射产生的光子既可以去刺激高能级的原子使它产生受激辐射，也可能被低能级的原子吸收而造成受激吸收。因此，在光和原子体系的相互作用中，自发辐射、受激辐射和受激吸收总是同时存在的。 在受激辐射跃迁的过程中，一个诱发光子可以使处在上能级上的发光粒子产生一个与该光子状态完全相同的光子，这个光子又可以诱发其他光粒子，产生更多状态相同光子。这样，在一个入射光子的作用下，可以引发大量发光粒子产生受激辐射，并产生大量运动状态相同的光子。这种现象被称为受激辐射光放大。（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ）.由于受激辐射产生的光子都属于同一个光子态，因此它们是相干的，通常受激辐射与受激吸收两种跃迁是同时存在的,前者使光子数增加,后者使光子数减少。当一束光通过发光物质后，究竟是光强增大还是减弱，要看这两种跃迁过程哪个占优势。在正常条件下，即常温条件以及对发光物质无激发的情况下，发光粒子处于下能级的粒子数密度大于处于上能级的粒子数密度 如果采取诸如用光照，放电等方法从外界不断地向发光物质输入能量，把处在下能级的发光粒子激发到上能级上去，便可使上能级的粒子数密度超过下能级的粒子数密度，我们称这种状态为粒子数反转。 2E 1E 产生激光的必要条件是实现粒子数反转，而为了实现粒子数反转就必须要有适合的能级系统的激活粒子。 二、能级系统 1、三能级系统 图1为三能级系统示意图。作为激光下能级，泵浦元将激活粒子从能级抽运到能级，能级的寿命很短，激活粒子很快地经非辐射跃迁方式到达能级。所谓非辐射跃迁,是指不发射光子的跃迁,它是通过释放其它形式的能量如热能而完成的。 能级的寿命比起能级要长的多，称为亚稳态，并作为激光上能级。只要抽运速率达到一定程 1E 3E 3E 2E 2E 3E E E E E E E s)
《激光原理及应用》习题 1. 激光的产生分为理论预言和激光器的诞生两个阶段？简述激光理论的创始人，理论要点和提出理论的时间。简 述第一台激光诞生的时间，发明人和第一台激光器种类？ 答：激光理论预言是在1905年爱因斯坦提出的受激辐射理论。世界上第一台激光器是于1960年美国的梅曼研制成功的。第一台激光器是红宝石激光器。 2. 激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽，简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。 答：如果引起加宽的物理因数对每一个原子都是等同的，则这种加宽称为均匀加宽，线型为洛仑兹线型。自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽均属均匀加宽类型。 非均匀加宽是原子体系中每一个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献，线型为高斯线型。多普勒加宽和固体晶格缺陷属于非均匀加宽。 3. 军事上的激光器主要应用那种激光器？为什么应用该种激光器？ 答：军事上主要用的是CO 2激光器，这是因为CO 2激光波长处于大气窗口，吸收少，功率大，效率高等特点。 4. 全息照相是利用激光的什么特性的照相方法？全息照相与普通照相相比有什么特点？ 答：全息照相是利用激光的相干特性的。全息照片是三维成像，记录的是物体的相位。 1. 激光器的基本结构包括三个部分，简述这三个部分 答：激光工作物质、激励能源（泵浦）和光学谐振腔； 2. 物质的粒子跃迁分辐射跃迁和非辐射跃迁，简述这两种跃迁的区别。 答：粒子能级之间的跃迁为辐射跃迁，辐射跃迁必须满足跃迁定则；非辐射跃迁表示在不同的能级之间跃迁时并不伴随光子的发射或吸收，而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给他的能量。 3. 工业上的激光器主要有哪些应用？为什么要用激光器？ 答：焊接、切割、打孔、表面处理等等。工业上应用激光器主要将激光做热源，利用激光的方向性好，能量集中的特点。 4. 说出三种气体激光器的名称，并指出每一种激光器发出典型光的波长和颜色。 答：He-Ne 激光器，632.8nm （红光），Ar+激光器，514.5nm （绿光），CO 2激光器，10.6μm （红外） 计算题 1．激光器为四能级系统，已知3能级是亚稳态能级，基态泵浦上来的粒 子通过无辐射跃迁到2能级，激光在2能级和1能级之间跃迁的粒子产 生。1能级与基态（0能级）之间主要是无辐射跃迁。 （1）在能级图上划出主要跃迁线。 （2）若2能级能量为4eV ，1能级能量为2eV ，求激光频率； 解：（1）在图中画出 （2）根据爱因斯坦方程 21h E E ν=- 得 ()1914213442 1.610 4.829106.62610E E Hz h ---??-===??ν 2．由凸面镜和凹面镜组成的球面腔，如图。凸面镜的曲率半径为2m ，凹面镜的曲率半径为3m ，腔长为1.5m 。发光波长600nm 。判断此腔的稳定性； 解: 激光腔稳定条件 R3 32ω 21ω
激光原理及应用课程论文 摘要:本文简要的阐述了一下激光的基本原理和组成，并在此基础上从工业、信息、军事等几个重要领域简单的介绍了激光技术的重要应用及发展前景。 关键字：受激辐射激光武器激光技术 激光的最初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称LASER 的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。意思是“受激辐射的光放大”。 什么叫做“受激辐射”？它基于伟大的科学家爱因斯坦在1916年提出了的一套全新的理论。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子）分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。激光主要有四大特性：激光高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。 激光的高亮度：固体激光器的亮度更可高达1011W／cm2Sr。不仅如此，具有高亮度的激光束经透镜聚焦后，能在焦点附近产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。 激光的高方向性：激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距离的
同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度，这两点都是激光加工的重要条件 激光的高单色性：由于激光的单色性极高，从而保证了光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度。 激光的高相干性：相干性主要描述光波各个部分的相位关系。正是激光具有如上所述的奇异特性因此在工业加工中得到了广泛地应用。 目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔（包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等）、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。 经过30多年的发展，激光现在几乎是无处不在，它已经被用在生活、科研的方方面面：激光针灸、激光裁剪、激光切割、激光焊接、激光淬火、激光唱片、激光测距仪、激光陀螺仪、激光铅直仪、激光手术刀、激光炸弹、激光雷达、激光枪、激光炮……，在不久的将来，激光肯定会有更广泛的应用。 激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失