新编实用物理11第11章-现代物理技术课件.ppt

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1、点击此处结束放映 点击此处结束放映第11章 现代物理技术激光技术11.1纳米技术11.2等离子体11.3 混沌现象11.4点击此处结束放映 点击此处结束放映11.1 激光技术11.1.1激光原理11.1.2激光的产生11.1.3激光的特点点击此处结束放映 点击此处结束放映11.1.1激光原理激光英文全名为LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation(LASER)，于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光.科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质，使其原子的电子达到受激发的高能量状态，当这些电子要回复到平静的低

2、能量状态时，原子就会射出光子，以放出多余的能量；点击此处结束放映 点击此处结束放映而接着，这些被放出的光子又会撞击其他原子，激发更多的原子产生光子，引发一连串的“连锁反应”，并且都朝同一个方向前进，形成强烈而且集中朝向某个方向的光，因此强的激光甚至可用作切割钢板.点击此处结束放映 点击此处结束放映点击此处结束放映 点击此处结束放映11.1.3激光的特点1.定向发光激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行.2.亮度极高激光亮度极高的主要原因是定向发光.大量光子集中在一个极小的空间范围内射出，能量密度自然极高.点击此处结束放映 点击此处结束放映3

3、.颜色极纯激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此其颜色极纯.激光器的单色性远远超过任何一种单色光源.4.能量密度极大光子的能量是用E=h 来计算的，.由此可知，频率越高，能量越高.激光频率范围3.8461014Hz 到7.8951014Hz.此外，激光还有其他特点：相干性好.闪光时间可以极短.点击此处结束放映 点击此处结束放映11.1.4激光的应用1.激光加工技术激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一.激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸等的自由度都很大，特别适用于自动化加工.2.激光快速成形激光束在计算机的指挥下做完扫描刻划，将光敏聚合材料逐层固化，精确堆积成样

4、件，造出模型.速度快又精致.点击此处结束放映 点击此处结束放映点击此处结束放映 点击此处结束放映5.激光雕刻激光雕刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种雕刻方法.激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一.6.激光打孔激光有很好的同调性，把它聚焦成直径很微小的光点(小于1m)，相当于用来钻孔的微型钻头.激光在聚焦焦点上的激光能量密度很高，足以让材料熔化并气化.点击此处结束放映 点击此处结束放映5.激光雕刻激光雕刻是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种雕刻方法.

5、激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一.6.激光打孔激光有很好的同调性，把它聚焦成直径很微小的光点(小于1m)，相当于用来钻孔的微型钻头.激光在聚焦焦点上的激光能量密度很高，足以让材料熔化并气化.点击此处结束放映 点击此处结束放映点击此处结束放映 点击此处结束放映11.2 纳米技术11.2.1纳米技术的概念11.2.2纳米技术的内容11.2.3纳米技术的应用点击此处结束放映 点击此处结束放映点击此处结束放映 点击此处结束放映第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限，也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小结构的技术.这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限.第三种概念是从生

6、物的角度出发而提出的.生物在细胞和生物膜内本来就存在纳米级的结构.DNA 分子计算机、细胞生物计算机，将成为纳米生物技术的重要内容.点击此处结束放映 点击此处结束放映11.2.2纳米技术的内容1.纳米材料当物质达到纳米尺度以后，大约是在0.1100nm 这个范围，物质的性能就会发生突变，出现某种特殊性能.这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料.仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料.点击此处结束放映 点击此处结束放映点击此处结束放映 点击此处结束放映3.纳米电子学纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件，纳米结构的光/电性质

7、，纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等.当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。更小是指响应速度要快.更冷是指单个器件的功耗要小.但是，更小并非没有限度.纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的.点击此处结束放映 点击此处结束放映11.2.3纳米技术的应用1.在陶瓷领域的应用许多专家认为，如能解决单相纳米陶瓷烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点.2.在微电子学上的应用例如计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”.点击此处结束放映 点击此处结束放映3.在生物工程上的应用分子计算机目前只是处于理想阶段，细菌视紫红质

8、最具前景.其奇特的光学循环特性可用于储存信息，它将使单位体积物质的储存和信息处理能力提高上百万倍.4.在光电领域的应用纳米技术的发展，使微电子和光电子的结合更加紧密，在光电信息传输、存储、处理、运算和显示等方面，使光电器件的性能大大提高.点击此处结束放映 点击此处结束放映5.在化工领域的应用例如将纳米TiO2 粉体按一定比例加入到化妆品，则可以有效地遮蔽紫外线.将金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中，可以大大降低静电作用.6.在医学上的应用使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品.纳米材料粒子将使药物在人体内传输更为方便.点击此处结束放映 点击此处结束放映7.在传感器方面的应用传感器是纳米技术应用的一个重要领域.随着纳米技术的进步，造价更低、功能更强的微型传感器将广泛应用在社会生活的各个方面.例如，将微型传感器装在包装箱内，可通过全球定位系统，对贵重物品的运输过程实施跟踪监督；在食品工业领域，这种微型传感器可用来监测食物是否变质，如把它安装在酒瓶盖上就可判断酒的状况等.点击此处结束放映 点击此处结束放映