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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 Laser Introduction And Application Li Yun-xiang Physical science and technology institute of applied physics 09-2 class Abstract: Laser is since the 20th century, following the atomic energy, computer, semiconductor, humans after another important discoveries, it once found, to obtain the rapid development, in various fields to a wide range of applications, not only does it make old optical attain rebirth, and lead to the emergence of a new industry door（五号） key words: Laser Laser generation Laser features Laser application 1、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）。1.1 受激吸收 处于较低能级的粒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。 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。 受激辐射1917年爱因斯坦：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。 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nm，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线km以外。这种通信系统就可满足将来信息高速公路的需要了。 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，这就相干性高。 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。 21世纪信息化高技术战争的、具有划时代意义的新一代主战兵器。它从作战性能上主要分为低能激光武器和高能激光武器。高能激光武器又叫强激光武器或激光炮，与其它武器相比，具有攻击速度快、瞄准精度高、不受电磁干扰等特点。 到目前为止，高能激光武器的研究已有三十多年，国外在激光武器研究方面已取得长足进展，而其中美国的发展最为突出，其大量关键技术已取得突破，并陆续研制了多种平台的、多种类型的激光武器样机，并开展了一系列试验。 图2.美国最新研究的激光炮，可以击穿6米厚的钢板 参考文献 [1] 杨福家. 原子物理学[M]. 第三版. 北京: 高教出版社1，王兴媛2，孙继凤1 激光的应用现状与发展趋势：N249 [3] 唐玄之封国林邵耀椿 激光及激光生物学发展概况1007—7146(1999)02—0157—05 [4] 王涛1,
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