2011激光与物质相互作用第一讲(序论)精读.ppt

激光与物质相互作用 秦应雄 博士 副教授 电话：027办公室） Email：qyx@hust.edu.cn 序论 一、激光与物质相互作用概述 1.1 激光与物质相互作用定义 激光束投射到物质表面（或内部）时，部分能量被反射，部分被吸收，部分被传递出去，光能以电子和原子的振动激发形式被吸收，从而发生能量的转移与传递，能量转移与传递引起各种物理、化学和生物等效应与过程，从而由此引出了很多新的应用。 1.2 激光与物质相互作用内涵 (b)--激光技术的发展 (c)—课程体系的延续 (d)—激光及激光应用与诺贝尔奖 (d)—激光及激光应用与诺贝尔奖（2） 1.3 课程研究对象 二、激光与物质相互作用的发展 高强度激光束在加热金属材料的过程中，会产生温升，相变，熔化，汽化，热压缩激波，蒸汽喷射，等离子体膨胀，波冲击等复杂的物理现象，应用不同的物理现象可是实现不同的激光加工应用。 2.1 激光升温与相变应用（1） 2.1 激光升温与相变应用（2） 2.2 激光熔化 激光熔化焊接应用 2.3 激光气化及应用（1） 2.3 激光气化应用（2） 2.4 激光化学与立体光造型 2.5 激光作用等离子体 激光等离子体模拟 激光等离子体及应用1--沉积薄膜 激光等离子体及应用2--冲击强化 激光等离子体及应用3—激光推进 激光等离子体应用－激光推进 激光与生物医学 2.7 超快超强激光特性 飞秒激光在超快现象研究领域中所起到的是一种快速过程诊断的作用。飞秒激光尤如一个极为精细的时钟和一架超高速的“相机”可以将自然界中特别是原子、分子水平上的一些快速过程分析、记录下来。 飞秒激光在超强领域中的应用(又称为强场物理)归因于具有一定能量的飞秒脉冲的峰值功率和光强可以非常之高。这样的强光所对应的电磁场会远大于原子中的库仑场，从而很容易地将原子中的电子统统剥落出去。因此，飞秒激光是研究原子，分子体系高阶非线性、多光子过程的重要工具。与飞秒激光相应的能量密度只有在核爆炸中才可能存在。飞秒强光可以用来产生相干X射线和其它极短波长的光，可以用于受控核聚变的研究。 飞秒激光用于超微细加工 超快超强激光及应用 超快激光精密微制造 2.8 高功率脉冲太赫兹光源 三、课程相关信息 从事基础理论研究； 解决应用问题； 通过本课程的学习，使学生掌握激光与物质相互作用过程中的物理基础，了解其相关应用，能解释和解决激光应用过程中产生的现象和问题，为从事激光技术、激光加工、激光合成新材料、激光军事应用与激光生物医学等研究与工作打下良好的基础。 3.2 课程特色 交叉性强：与材料、物理、生物等学科交叉，培养学生的综合思考能力； 时代性强：结合当前学科发展动态，将必威体育精装版的科研成果融入教学中来； 启发式教育：培养学生的创新能力； 信息量大：扩大学生的知识面； 通俗易懂：配合采用图片、动画、视频等多媒体技术来讲解。 3.3 基本教学内容与学时安排（1） 第一章 绪论（2学时） 第二章 激光与物质相互作用基础（4学时） 2.1 材料的吸收 2.2 激光热源模型及温度场 第三章 激光辐照下的热效应及应用（8学时） 3.1 激光相变及应用 3.2 激光熔化及凝固 3.3 激光气化及应用 3.4光化学与热化学作用 3.3 基本教学内容与学时安排（2） 第四章 光致等离子体及应用（8学时） 4.1 等离子体的特性及产生 4.2 激光与等离子体中相互作用 4.3 等离子体的诊断技术 4.4 激光等离子体力学效应及应用 第五章 超快超强激光与物质相互作用及应用（4学时） 5.1 超快超强激光与物质相互作用基础 5.2 超快超强激光与物质相互作用应用 3.3 基本教学内容与学时安排（3） 第六章 激光与生物材料相互作用（4学时） 6.1 生物组织的光学性质 6.2 激光与生物组织相互作用机理 6.3 激光医学应用 第七章 激光与物质相互作用的新理论、新方法及新应用（2学时） 7.1 激光制冷 7.2 激光约束核聚焦 3.4 本课程的相关信息 课程性质：激光科学与工程方向限选课学时与学分：32/2; 先修课程：大学物理、激光