最新大学物理课件10激光PPT课件.ppt

《最新大学物理课件10激光PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新大学物理课件10激光PPT课件.ppt（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着

2、，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

3、已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过

4、了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅20.1 物质物质 原子体系原子体系基态基态 激发态激发态 光光 光子体系光子体系（能量（能量: h ; 动量动量: h /c; 质量质量: h /c2)基本基本模型模型考虑与产生激光有关的两个原子能级考虑与产生激光有关的两个原子能级E1和和E2(E2E1)，以使问题大为简化。以使问题大为简化。 一、自发辐射一、自发辐射 （spontaneous radiation）高能级高能级E2上的原子自发地跃迁到低能级上的原子自发地跃迁到低能级E1发出发

5、出 光子过程，称为自发辐射。光子过程，称为自发辐射。12EEhE2E1N2N1h 0IIdIIdzozz hBwNNSdzdtdE)(12光强与光能量关系是光强与光能量关系是SdtdEdI cwI hcIBNNdzdI)(12利用三个系数关系利用三个系数关系IdzdI 2212128)( AcNN zeII 0增益系数增益系数显然：显然：0 光强减少光强减少光吸收光吸收0 光强增加光强增加光放大光放大12NN （称为粒子数反转）（称为粒子数反转）二、激光工作物质二、激光工作物质问题提出问题提出: : N2 211mW10SrmW10216 亮度：亮度： B S p 可产生可产生108K的高温，

6、引起核聚变的高温，引起核聚变聚焦状态可达到聚焦状态可达到217W/cm10 I3.3.方向性好方向性好 投射到月球（投射到月球（38万公里）光斑直径仅约万公里）光斑直径仅约2公里，公里，发散角可小到发散角可小到 10 -4red（ 0.1 ） 测地测地月距离精度达几厘米。月距离精度达几厘米。激光良好的方向性，适合于光盘、激光印刷、激光良好的方向性，适合于光盘、激光印刷、 激光打印、激光扫描、激光显示、激光打标激光打印、激光扫描、激光显示、激光打标 等领域的应用等领域的应用 4.4.相干性好相干性好 空间相干性好，激光波面上各个点可以空间相干性好，激光波面上各个点可以 时间相干性好，时间相干性好

7、，相干长度可达几十公里。相干长度可达几十公里。做到都是相干的。做到都是相干的。5.5.高速调制高速调制 半导体激光器，可对激光直接进行高速调制，半导体激光器，可对激光直接进行高速调制，调制速度可高达几万兆赫，或几万兆比特调制速度可高达几万兆赫，或几万兆比特 适合光通信、光存储、光计算、光印刷等信适合光通信、光存储、光计算、光印刷等信息领域的需要息领域的需要 6.6.明显的光压效应明显的光压效应 光是有动量光是有动量: : h h/c/c 激光的辐射强度高，可以有明显的激光的辐射强度高，可以有明显的光压效应光压效应 在微电子领域，可用激光辐射压力来清洗半在微电子领域，可用激光辐射压力来清洗半导体

8、片子；导体片子； 激光压力形成激光压力形成“光学镊光学镊”，将精子和卵细胞，将精子和卵细胞无损伤地放到妇女输卵管中，提高怀孕成功率无损伤地放到妇女输卵管中，提高怀孕成功率 20.4 按工作介质分类按工作介质分类: : 固体激光器、气体激光器、液体激光器固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器和半导体激光器 按激光输出方式分类：按激光输出方式分类： 连续激光器和脉冲激光器连续激光器和脉冲激光器 一、典型激光器一、典型激光器2.2.固体激光器固体激光器 具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特点具有器件小、坚固、使用方便、输出功率大的特点 连续功率可达连续功率可达万万W以上，脉冲峰值功率

9、可高达以上，脉冲峰值功率可高达109W W 制备较复杂，因而价格较贵制备较复杂，因而价格较贵 2.2.气体激光器气体激光器 常见的气体激光器有：常见的气体激光器有：HeHeNeNe，COCO2 2 ，Ar 具有结构简单、造价低；操作方便；工作介具有结构简单、造价低；操作方便；工作介 质均匀，光束质量好质均匀，光束质量好 品种最多、应用广泛，占有市场达品种最多、应用广泛，占有市场达60左右左右 3.3.半导体激光器半导体激光器 体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固体积小、质量轻、寿命长、结构简单而坚固 在光纤通信和光盘技术中有广泛应用在光纤通信和光盘技术中有广泛应用 4.4.液体激光器或染料激

10、光器液体激光器或染料激光器 5.5.化学激光器化学激光器 、X光激光器光激光器 、自由电子激光器自由电子激光器 二、激光的应用二、激光的应用利用激光高强度、良好的聚焦性利用激光高强度、良好的聚焦性(平行性平行性) 控制光栅刻机等。控制光栅刻机等。绘制集成电路图，绘制集成电路图，如芯片电路的准确分割，如芯片电路的准确分割，切割切割(连续打孔连续打孔)：调节精密电阻，调节精密电阻，可在大气中进行。可在大气中进行。迅速、非接触，迅速、非接触，焊接焊接(烧熔烧熔)：可加工硬质合金钻石等。可加工硬质合金钻石等。钻孔钻孔(烧穿烧穿)：加工：加工：效率高，效率高，雷达（分辨率高，可测云雾）等。雷达（分辨率高

11、，可测云雾）等。 测量：测量：准直、测距等。准直、测距等。医疗：医疗：激光手术刀，激光手术刀， 血管内窥镜，血管内窥镜， 治癌等。治癌等。军事：军事： 激光制导，激光制导， 激光炮等。激光炮等。核技术：核技术：激光分离同位素激光分离同位素 （还利用了频率（还利用了频率准确的特点），准确的特点）， 激光核聚变激光核聚变（107109K, 氘氘氚小弹丸）等。氚小弹丸）等。利用激光极好的相干性：利用激光极好的相干性：测量：测量： 精密测长、精密测长、测厚、测厚、测角，测角，测流速测流速（10-5104m/s），），定向（激光陀螺），定向（激光陀螺），测电流、电压（磁光效应），测电流、电压（磁光效应）

12、， 激光激光抗干扰性强。抗干扰性强。探测：探测： 微电子器件表面探测微电子器件表面探测 （激光（激光原子力原子力显微镜可测显微镜可测25个原子厚度的起伏变化个原子厚度的起伏变化)，单原子探测单原子探测（利用光谱分析能测出（利用光谱分析能测出1020个原子中的一个原子）。个原子中的一个原子）。全息技术：全息技术：全息存储，全息存储，全息测量，全息测量，全息电影，全息电影，全息摄影等。全息摄影等。激光光纤通讯：激光光纤通讯：载波频率高（载波频率高（10111015Hz），），信息容量大，信息容量大， 清晰，清晰， 功耗小，功耗小，用脉冲的染料激光（波长用脉冲的染料激光（波长585nm）处理皮肤色素沉着处理皮肤色素沉着处理前处理前处理后处理后用激光使脱落的视网膜再复位用激光使脱落的视网膜再复位（目前已是常规的医学手术）（目前已是常规的医学手术） 激光焊接激光焊接高能激光（能产生约高能激光（能产生约5500 oC的高温）的高温）把大块硬质材料焊接在一起把大块硬质材料焊接在一起 激光核聚变激光核聚变 这是激光这是激光NOVA靶室，在靶室内十束激光同时聚向一个靶室，在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料样品上，引发核聚变。产生核聚变反应的小燃料样品上，引发核聚变。1