激光的介绍及应用

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1、中国石油大学（华东）《原子物理学》读书报告论文集（20XX年X月）姓名第4页共4页激光的介绍及应用摘要:激光是20世纪以来，继原子能，计算机，半导体之后，人类的又一重大发现，它一经发现，就获得了飞速发展，在各个领域到了广泛的应用，它不仅使古老的光学获得新生，而且导致一门新生产业的出现。关键词:激光激光的产生激光的特点激光的应用LaserIntroductionAndApplicationLiYun-xiangPhysicalscienceandtechnologyinstituteofappliedphysics09-2classAbstract:Laseriss

2、incethe20thcentury,followingtheatomicenergy,computer,semiconductor,humansafteranotherimportantdiscoveries,itoncefound,toobtaintherapiddevelopment,invariousfieldstoawiderangeofapplications,notonlydoesitmakeoldopticalattainrebirth,andleadtotheemergenceofanewindustrydoor（五号）keywords:Lase

3、rLasergenerationLaserfeaturesLaserapplication1、光与物质的相互作用　光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子，同时改变自身运动状况的表现。微观粒子都具有特定的一套分立的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态。与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为△E/h（h为普朗克常量）。如果一个腔体中同时存在着原子体系和光讯号，它们之间的相互作用可归纳为三个基本过程：受激吸收，自发辐射，受激辐射。1.1受激吸收处于较低能级的粒

4、子在受到外界的激发（即与其他的粒子发生了有能量交换的相互作用，如与光子发生非弹性碰撞），吸收了能量时，跃迁到与此能量相对应的较高能级。这种跃迁称为受激吸收。1.2自发辐射　　粒子受到激发而进入的高能态，不是粒子的稳定状态，如存在着可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率，自发地从高能级（E2）向低能级（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率=（E2-E1）/h，这种辐射过程称为自发辐射。1.3受激辐射1917年爱因斯坦提出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为=（E2-E1）/h的

5、光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。2.激光的产生及特点2.1激光的产生中国石油大学（华东）《原子物理学》读书报告论文集（20XX年X月）姓名第4页共4页根据爱因斯坦的受激辐射的理论，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率=（E2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中

6、产生并被放大的光就是激光。图1激光的产生2.2激光的特点2.2.1单色性好　　激光是一种单色光，频率范围极窄，发散角很小，只有几毫弧，激光束几乎就是一条直线。氦氖激光的谱线宽度，只有10-8nm，颜色非常纯。这种光波在光纤中传输产生的噪声很小，这就可以增加中继距离，扩大通信容量。现在已研究出单频激光器，这种激光器只有一个振荡频率。用这种激光器可以把十几万路的电话信息直接传送到100km以外。这种通信系统就可满足将来信息高速公路的需要了。2.2.2相干性高　　一个几十瓦的电灯泡，只能用作普通照明。如果把它的能量集中到1m直径的小球内，就可以得到很高的光功率密度，用这

7、个能量能把钢板打穿。然而，普通光源的光是向四面八方发射的，光能无法高度集中。普通光源上不同点发出的光在不同方向上、不同时间里都是杂乱无章的，经过透镜后也不可能会聚在一点上。　　激光与普通光相比则大不相同。因为它的频率很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中起来，送入光纤，这就是相干性高。　2.2.3方向性强　　激光的方向性比现在所有的其他光源都好得多，它几乎是一束平行线。如果把激光发射到月球上去，历经38.4万公里的路程后，也只有一个直径为2km左右的光斑。中国石油大学（华东）《原子物理学》读书报告论文集

8、（20XX