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实验一 高斯光束和发散角的测量 物理学院 黄盛达 0000990044111111 实验目的 实验目的 实实验验目目的的 （1） 加深对高斯光束物理图像的理解； （2） 学会对描述高斯光束传播特性的主要参数即光斑尺寸，远场发散角的测量 方法; （3） 学习体会运用微机控制物理实验的方法； 实验原理 实验原理 实实验验原原理理 （一） 高斯光束的传播特性 高斯光束其振幅在传播平面上呈高斯分布，在近场时近似为平面波，远场 时近似为球面波，但其本身既非均匀平面波也非球面波。 将高斯光束振幅下降到中心1/e位置到中心的距离称为光斑尺寸，为： zλ 2 1/2 w(z)= w[1+( ) ] （1） 0 2 πw 0 其中 为传播距中心的距离，λ为波长，w 是中心处的光斑尺寸，即腰粗， z 0 平凹腔的腰粗为： λ2 2 1/4 w =[ (RL− L)] （2） 0 2 π 为腔长， 为凹面镜曲率半径； L R 除光斑半径外，高斯光束主要参数还有： 主轴上波振面的曲率半径： 2 πw0 2 （3） R(z)= z[1+( ) ] λz 相位因子： λz ϕ(z)= arctan 2 （4） πw 0 高斯光束电矢量的具体分布： 2 2 ⎧ 2 2 ⎫ A x + y x + y E(x,y,z)= exp(− )exp i[−k(z+ )+ϕ(z)] 2 ⎨ ⎬ w(z) w (z) ⎩ 2R(z) ⎭ （5） （二） 发散角的定义及测量 光束的全发散角定义为： dw(z) 2λ 1 2θ ≜2 = ⋅ （6） 2 dz πw0 πw0 2 1/2 [1+( ) ] zλ 2 πw 在z ≜