物理科普 激光简介.pptVIP

*激光LASER*激光(Laser)——受激辐射光放大（LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation）世界上第一台激光器——红宝石激光器T.H.Maiman，1960*⒈激光的特性⑴方向性好——发散角?：10-3~10-6rad⑵强度高——强度可达1017W/cm2(氧炔焰~103W/cm2)激光器输出功率：连续可达105W脉冲可达1014W⑶单色性好——??：10-6~10-9nm⑷相干性好——是相干光?*⒉激光的应用激光测距：月－地距离误差～几cm激光加工：打孔、切割、焊接、表面处理激光医疗：激光手术刀，视网膜焊接，角膜切割，肿瘤诊断（光动力学方法），创伤愈合，针灸、美容等军事：激光制导，束能武器，激光致盲信息技术：光通信，信息存储，全息照相*⒊激光的产生⑴受激辐射①光的吸收：h?——原子吸收入射光子(h?=Eh-El)，从低能态(El)跃迁到高能态(Eh).EhEl*②自发辐射(spontaneousradiation)：h?——处于高能态(Eh)的原子，在没有外界作用下，自发跃迁到低能态(El)，并发出一个光子(h?=Eh-El).EhEl*h?h?h?③受激辐射(stimulatedradiation)：——处于高能态(Eh)的原子，受入射光子(h?=Eh-El)的诱导作用，跃迁到低能态(El)，并发出一个与入射光子的频率、相位、振动方向和传播方向都完全相同的光子.EhEl*④光放大(lightamplification)：——若有一批原子处于高能态(Eh)，则在一个入射光子(h?=Eh-El)的作用下，会通过一系列受激辐射产生不断倍增的完全相同的光子.*⑵粒子数反转在平衡态下，处于不同能态的原子数由Boltzmann分布律确定：e.g.He-Ne激光器：?=632.8nm平衡态下：*在入射光子(h?=Eh-El)作用下，原子产生吸收(El?Eh)的概率和产生受激辐射(Eh?El)的概率相同，因此在正常情况下，吸收占优。设法使N(Eh)N(El)，这种反常状态称为粒子数反转(populationinversion)。能实现粒子数反转的物质，称为激活介质(activemedium)或工作物质。*激活介质的特点:存在寿命较长(10-3~1s)的激发态——亚稳态(metastablestate)。e.g.①三能级系统h?无辐射跃迁E3E1E2亚稳态抽运红宝石激光器：*②四能级系统h?无辐射跃迁E3E1E2亚稳态E4CO2激光器：抽运*He-Ne激光器：碰撞632.8nmNote:这里“三能级”和“四能级”指激光运转中涉及到的能级个数，并非指激活介质的所有能级数。HeNeE3?E1E2E4E2?E3E4?电激发*⒋光学谐振腔(opticalcavity)——一对平行的反射镜，镜面与激活介质的轴线垂直。激活介质全反射镜部分反射镜激励能源激光输出*