激光原理与技术实验报告.doc

激光的原理及应用实验报告1. 引言激光（Laser）是一种著名的光源，具有高度的单色性、高亮度和直射性等特点，因此在众多领域有着广泛的应用。

本实验旨在研究激光的原理，并通过实际应用实验来进一步了解激光在医学、通信等领域中的应用。

2. 激光的原理激光的原理基于受激辐射（Stimulated Emission）和激光放大原理（Laser Amplification）。

2.1 受激辐射受激辐射是指当一个原子（或分子）处于激发态时，有一个外来辐射的光子与该原子（或分子）相互作用，从而使原子（或分子）跃迁到较低能级，并将辐射出一个和激发光子具有相同能量、频率、相位和传播方向的光子。

2.2 激光放大原理激光放大原理是指通过将入射光在放大介质中多次来回反射，从而使光强度不断增加，达到激光输出的过程。

3. 实验方法3.1 实验仪器和材料•激光生成器•反射镜•透射镜•激光干涉仪•激光接收器3.2 实验步骤1.将激光生成器放置于实验平台上，并根据实验需求调节激光器的输出功率和频率。

2.使用反射镜和透射镜等光学元件，将激光束调整为所需尺寸和光路。

3.将调整后的激光束通过激光干涉仪进行干涉检测。

4.使用激光接收器测量激光的功率和频率。

4. 实验结果与讨论4.1 实验结果通过实验，我们测得了激光的功率和频率，并观察到了激光干涉仪的干涉图样。

4.2 讨论根据实验结果，我们可以验证激光的单色性和相干性。

同时，实验还可以进一步验证激光的直射性和高亮度。

5. 激光的应用激光作为一种特殊的光源，在众多领域中有广泛的应用。

5.1 医学应用•激光医学：激光可用于手术、治疗和诊断等医学应用。

•激光眼科学：激光被广泛应用于近视矫正、白内障手术等眼科治疗中。

5.2 通信应用激光在通信领域中应用广泛： - 光纤通信：激光可用于传输信号和增强光纤通信的传输距离和传输速率。

- 激光雷达：激光雷达可用于测距、速度计量和环境感知等应用。

5.3 其他领域的应用除了医学和通信领域，激光还在其他领域有重要应用： - 工业加工：激光可用于切割、焊接、打孔等工艺的精密加工。

一、实验背景激光技术是20世纪以来最重大的科技成就之一，它在我国得到了广泛的应用和发展。

近年来，我国在激光技术领域取得了举世瞩目的成就，特别是在激光器、激光应用等方面取得了突破性进展。

本实验旨在研究我国激光技术，了解其基本原理、应用领域和发展趋势。

二、实验目的1. 理解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光器的种类及其工作原理；3. 研究激光在各个领域的应用；4. 分析我国激光技术的发展现状和趋势。

三、实验内容1. 激光的基本原理激光是一种具有高度相干性和方向性的光，其基本原理是通过受激辐射产生。

当高能粒子（如电子）在原子或分子中跃迁时，会释放出能量，产生光子。

若这些光子在与高能粒子碰撞时，使高能粒子再次跃迁，释放出相同频率、相位和方向的光子，就形成了激光。

2. 激光器的种类及工作原理（1）固体激光器：以固体作为增益介质的激光器。

如红宝石激光器、掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器等。

其工作原理是：将固体增益介质放入谐振腔中，通过泵浦源激发增益介质，产生受激辐射，形成激光。

（2）气体激光器：以气体作为增益介质的激光器。

如二氧化碳激光器、氩离子激光器等。

其工作原理是：将气体填充在谐振腔中，通过放电产生等离子体，激发增益介质，产生受激辐射，形成激光。

（3）半导体激光器：以半导体材料作为增益介质的激光器。

如光纤激光器、垂直腔面发射激光器（VCSEL）等。

其工作原理是：将半导体材料制成光腔，通过注入电流激发增益介质，产生受激辐射，形成激光。

3. 激光在各领域的应用（1）工业加工：激光切割、焊接、打标、热处理等。

（2）医疗领域：激光手术、激光美容、激光治疗等。

（3）通信领域：光纤通信、激光雷达等。

（4）军事领域：激光制导、激光武器等。

4. 我国激光技术的发展现状和趋势我国激光技术发展迅速，已形成完整的产业链，具有以下特点：（1）激光器技术：在固体激光器、气体激光器、半导体激光器等方面取得了重要突破，部分产品已达到国际先进水平。

实验一测定空气折射率一、实验目的1、熟练掌握迈克尔逊干涉光路的调节方法；2、学会调出非定域干涉条纹，并测量常温下空气的折射率。

二、实验原理本实验室建立在迈克尔逊干涉光路的基础上来做的。

激光束经短焦距凸透镜会聚后可得到点光源S，它发出球面波照射干涉仪，经G1分束，及M1、M2反射后射向屏H的光可以看成由虚光源S1、S2发出的。

其中S1为点光源S经G1及M1反射后成的像，S2为点光源S经M2及G1反射后成的像。

这两个虚光源S1、S2发出的球面波，在它们能相遇的空间里处处相干，即各处都能产生干涉条纹。

我们称这种干涉为非定域干涉。

随着S1、S2与屏H的相对位置不同，干涉条纹的形状也不同。

当屏H与S1、S2连线垂直时（此时M1、M2大体平行），得到园条纹，圆心在S1、S2连线与屏H的交点O处。

当屏H与S1、S2连线垂直平分线垂直时（此时M1、M2于H的距离大体相等），将得到直线条纹。

图1 实验装置三、实验方法和步骤1、测空气的折射率调出非定域条纹干涉后，改变气室AR的气压变化错误！未找到引用源。

，从而使气体折射率改变错误！未找到引用源。

，引起干涉条纹“吞”或“吐”N条。

则有错误！未找到引用源。

，于是得错误！未找到引用源。

（1）其中D为气室烦人厚度。

理论上，温度一定，气压不太大时，气体折射率的变化量错误！未找到引用源。

与气压变化量错误！未找到引用源。

成正比：错误！未找到引用源。

（常数）故错误！未找到引用源。

p，将式（1）代入可得错误！未找到引用源。

2、实验步骤1）将各器件夹好，靠拢，调等高。

2）调激光光束平行于台面，按图所示，组成迈克耳孙干涉光路（暂不用扩束器）。

3）调节反射镜M1和M2的倾角，直到屏上两组最强的光点重合。

4）加入扩束器，经过微调，使屏上出现一系列干涉圆环。

5）紧握橡胶球反复向气室充气，至血压表满量程（40kPa）为止，记为△p。

6）缓慢松开气阀放气，同时默数干涉环变化数N，至表针回零。

7）计算实验环境的空气折射率四、实验数据与处理五、思考题1、实验中怎样才能观察到非定域的直条纹和双曲线条纹？答：直接用激光加扩束镜干涉前不加毛玻璃，干涉后在毛玻璃屏上观察。

一、实验目的1. 熟悉激光的基本原理和应用。

2. 掌握激光器的基本结构和工作原理。

3. 学习使用激光器进行光学实验，观察激光的传播、干涉、衍射等现象。

4. 提高实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理1. 激光原理：激光是一种相干光，具有单色性好、方向性好、亮度高等特点。

激光的产生基于受激辐射原理，即当高能粒子（如电子）跃迁到高能级时，受到特定频率的光子激发，产生相同频率的光子，从而实现光的放大。

2. 激光器基本结构：激光器主要由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

增益介质提供受激辐射的粒子，光学谐振腔形成驻波，放大受激辐射的光子，激励能源提供粒子跃迁所需的能量。

三、实验仪器与设备1. 实验仪器：激光器、光具座、分光计、干涉仪、衍射光栅、法布里-珀罗干涉仪等。

2. 实验设备：电源、计算机、数据采集卡等。

四、实验内容与步骤1. 激光器基本特性实验（1）观察激光束的传播：将激光器放置在光具座上，调整激光器使其发出的激光束垂直于光具座，观察激光束在空气中的传播情况，记录激光束的传播路径和形状。

（2）测量激光束的功率：使用激光功率计测量激光束的功率，记录数据。

2. 激光的干涉现象实验（1）双缝干涉实验：搭建双缝干涉实验装置，调整双缝间距和光源位置，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。

（2）白光干涉实验：将白光通过狭缝，形成单缝衍射图样，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。

3. 激光的衍射现象实验（1）单缝衍射实验：搭建单缝衍射实验装置，调整单缝宽度，观察衍射图样，记录衍射图样的形状和宽度。

（2）光栅衍射实验：搭建光栅衍射实验装置，调整光栅常数，观察衍射图样，记录衍射图样的形状和宽度。

4. 法布里-珀罗干涉仪实验（1）观察法布里-珀罗干涉仪的原理：搭建法布里-珀罗干涉仪实验装置，调整干涉仪，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。

（2）测量干涉仪的腔长：通过调整干涉仪的腔长，观察干涉条纹的变化，记录腔长与干涉条纹间距的关系。

激光原理设计实验报告激光（Laser）是一种通过光的放大方式产生高度聚焦、单色、相干光束的装置。

激光的原理设计实验报告如下。

一、实验目的：1. 了解激光的原理和产生方式；2. 学习激光器件的结构和工作原理；3. 掌握激光器的基本性能测试方法。

二、实验器材与材料：1. He-Ne氦氖激光器；2. 实验室实验平台和支架；3. 条纹测量仪；4. 探测器。

三、实验原理：激光是由光子组成的一束光，其产生原理基于三个主要的过程：激发、放大和反射。

具体来说，激光器中的激光介质（如气体、固体或液体）会被外部能量的输入激发，并产生光子。

光子随后经过光学腔的多次反射，逐渐增强并获得高度同步、相干和单色性。

最终，激光束通过输出镜从激光器中发射出来。

四、实验步骤：1. 激活激光器并将其预热；2. 调整激光器的光路径，使光束通过实验平台上的条纹测量仪；3. 使用探测器测量激光束的光强。

五、实验结果与分析：通过实验，我们可以观察到激光束的明亮光点，在满足一定条件下，激光可以成为一条明亮的光线。

六、实验讨论：1. 讨论激光器的结构和工作原理；激光器一般由一个激光介质和一个光学腔组成。

激光介质可以是气体、固体或液体，而光学腔则由两个反射镜组成。

光学腔的一个反射镜是部分透明的，用于将部分光子耗尽，形成激光输出。

当激光器受到外部能量的激发时，激光介质的原子或分子会被激发到较高的能级，并随后通过受激辐射返回基态，产生光子。

光子在光学腔内进行多次反射，逐渐形成一束同步、相干和单色的激光束。

2. 讨论激光束的特性及其应用；激光束具有高度聚焦、单色性、相干性以及高能量密度的特性。

这些特性使得激光在多个领域有广泛的应用，包括激光加工、激光打标、激光医学治疗、激光测距等。

七、实验总结：本实验通过对激光的原理和产生方式的研究，了解了激光器件的结构和工作原理，掌握了激光器的基本性能测试方法。

激光的特性使其在科学研究和实际应用中具有重要的作用，本实验可作为深入学习激光原理的基础。

一、实验目的1. 了解激光技术的基本原理和激光器的工作机制。

2. 掌握激光器的调节方法，包括激光束的准直、聚焦、模式分析等。

3. 通过实验，加深对激光技术在实际应用中的理解和应用。

二、实验原理激光技术是20世纪60年代发展起来的一门高新技术，具有高亮度、高方向性、高单色性等特点。

激光器是产生激光的核心设备，其工作原理是利用受激辐射原理，通过光学谐振腔放大光波。

三、实验仪器与设备1. 氦氖激光器2. 光具座3. 分光计4. 平行光管5. 毛玻璃屏6. 望远镜7. 激光束扩束器8. 聚焦镜四、实验内容与步骤1. 激光器调节（1）连接激光器与光具座，确保连接牢固。

（2）打开激光器电源，预热5-10分钟。

（3）调整激光器输出功率，使激光束亮度适中。

（4）将平行光管放置在激光束的出射端，调整平行光管的光轴与激光束的出射方向一致。

2. 激光束准直（1）将望远镜放置在光具座上，调整望远镜的光轴与激光束的出射方向一致。

（2）观察望远镜中的激光束，调整望远镜的位置，使激光束在望远镜中形成清晰的点。

（3）记录激光束的准直情况，分析激光束的准直度。

3. 激光束聚焦（1）将聚焦镜放置在光具座上，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成焦点。

（2）观察聚焦镜处的激光束，调整聚焦镜的位置，使激光束在聚焦镜处形成清晰的焦点。

（3）记录激光束的聚焦情况，分析激光束的聚焦度。

4. 激光器模式分析（1）将毛玻璃屏放置在光具座上，调整毛玻璃屏的位置，使激光束在毛玻璃屏上形成光斑。

（2）观察毛玻璃屏上的激光光斑，分析激光器的模式结构。

（3）记录激光器的模式结构，分析激光器的模式特性。

五、实验结果与分析1. 激光器调节通过实验，成功调节了激光器的输出功率，使激光束亮度适中。

调整平行光管和望远镜的位置，实现了激光束的准直。

2. 激光束聚焦通过实验，成功实现了激光束的聚焦，在聚焦镜处形成了清晰的焦点。

记录了激光束的聚焦情况，分析了激光束的聚焦度。

一、实习背景随着科技的飞速发展，激光技术已成为现代工业生产中不可或缺的重要技术之一。

为了更好地了解激光技术的应用和发展，提高自身的实践操作能力，我参加了为期一个月的激光技术实习。

二、实习目的1. 了解激光技术的原理、特点和应用领域；2. 掌握激光设备的操作方法和维护保养技巧；3. 培养团队协作能力和实际解决问题的能力。

三、实习内容1. 激光原理与特性实习期间，我们首先学习了激光的基本原理和特性。

激光是一种高度相干的光，具有单色性、方向性好、亮度高等特点。

这些特性使得激光在工业、医疗、科研等领域具有广泛的应用。

2. 激光设备操作在实习过程中，我们学习了激光设备的操作方法。

主要设备包括激光切割机、激光焊接机、激光打标机等。

通过实际操作，我们掌握了设备的使用技巧，了解了不同设备的适用范围和操作流程。

3. 激光加工工艺我们学习了激光加工的基本工艺，包括激光切割、激光焊接、激光打标等。

通过对实际案例的分析，我们了解了激光加工工艺在各个领域的应用，如航空航天、汽车制造、医疗器械等。

4. 激光设备维护与保养实习期间，我们还学习了激光设备的维护与保养知识。

了解了设备易损部件的更换方法，以及如何预防设备故障的发生。

四、实习成果1. 理论知识方面：通过实习，我对激光技术的原理、特点和应用领域有了更深入的了解，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

2. 实践能力方面：通过实际操作，我掌握了激光设备的操作方法和维护保养技巧，提高了自己的动手能力。

3. 团队协作能力：在实习过程中，我与同学们共同完成了各项任务，培养了良好的团队协作精神。

五、实习总结本次激光技术实习让我受益匪浅。

在实习过程中，我不仅学到了丰富的理论知识，还提高了自己的实践操作能力。

同时，这次实习也让我认识到了团队合作的重要性。

在今后的学习和工作中，我将继续努力，为激光技术的发展贡献自己的力量。

（注：本报告为虚构内容，仅供参考。

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一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性。

2. 掌握激光器的结构、工作原理及操作方法。

3. 通过实验，加深对激光物理理论的理解，提高实验技能。

二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射产生的高亮度、高单色性、高方向性的光。

激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

当增益介质中的原子或分子被激发后，处于高能级，随后以受激辐射的方式释放光子，形成激光。

三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器2. 光学谐振腔：球面反射镜、平面反射镜3. 光具座4. 光电探测器5. 计时器6. 光功率计7. 精密测量仪器：钢板尺、游标卡尺等四、实验内容1. 激光器结构观察（1）观察He-Ne激光器的结构，了解其组成部分。

（2）识别增益介质、光学谐振腔和激励能源。

2. 激光特性测量（1）测量激光的波长：利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长。

（2）测量激光的功率：利用光功率计测量激光的功率。

（3）测量激光的频率：利用光电探测器测量激光的频率。

（4）测量激光的方向性：利用钢板尺测量激光束的扩散角度。

3. 激光模式分析（1）观察激光的横模：利用共焦球面扫描干涉仪观察激光的横模。

（2）分析激光的纵模：利用光栅光谱仪观察激光的纵模。

4. 激光应用实验（1）激光切割实验：利用激光器进行金属板材的切割实验。

（2）激光焊接实验：利用激光器进行金属板材的焊接实验。

五、实验结果与分析1. 激光器结构观察：He-Ne激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

增益介质为Ne气体，光学谐振腔由球面反射镜和平面反射镜组成。

2. 激光特性测量：（1）激光波长：632.8nm（2）激光功率：1mW（3）激光频率：4.7×10^14Hz（4）激光方向性：扩散角度为1.5°3. 激光模式分析：（1）激光横模：观察到激光的横模结构，分析其特点。

第一章 激光特性与技术实验系列 实验1 He-Ne 激光器谐振腔调整及外参数测量 实验目的1. 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。

2. 了解激光器模的形成及特点，加深对其物理概念的理解。

3. 了解外腔He-Ne 激光器的偏振态。

4. 了解He-Ne 激光器最佳工作电流。

5. 通过光栅方程来验证He-Ne 激光的波长。

6. 通过测试分析，掌握模式分析的基本方法。

7. 对实验中使用的重要分光仪器—共焦球面扫描干涉仪，了解其原理、性能，学会正确使用。

8. 熟悉谐振腔的构成，学会调整的方法，体会谐振腔调整之后一些激光参数的变化。

实验原理1. 高斯光束的发散角激光器的光强分布为高斯函数型分布，故称为高斯光束。

我们用全发散角2θ表征它的发散程度，定义2θ≡2/142422)(2)(200-+=λωππωλωz z dz z d (1) 现在分析2θ在整个光路中的变化情况。

显然，在z ＝0处，2θ＝0，当z 增大，2θ增加。

在z ＝0→z ＝z r 这段范围内，全发散角变化较慢，我们称z r 为准直距离，λπω2≡rz (2) 在z>z r ,全发散角变化加快,当z →∞, 2θ变为常数,我们将此处的全发散角称为远场发散角,有22πωλθ= (3) 不难看出,远场发散角实际是以光斑尺寸为轨迹的两条双曲线的渐近线间的夹角。

实验中,由于不可能在无穷远处测量,故(3)式只是理论上的计算式,不能作为测量公式,而需用近似测量来代替.可以证明,当z ≥7z r =7πω02/λ时, 2θz /2θ(∞) ≥99%,即当z 值大于7倍z r 时所测得的全发散角,可和理论上的远场发散角相比,误差仅在1%以内,那么z 值带来的实验误差已不是影响实验结果的主要因素了,这就为我们提供了实验上测远场发散角所应选取的z 值范围。

可采用以下两种近似计算:一种方法是,选取z>z r 的两个不同值z 1,z 2,根据光斑尺寸定义,从I ～ρ曲线中分别求出ω(z 1),ω(z 2)根据公式1221)()(22z z z z --⋅=ωωθ （4）另一种方法是,由于z 足够大时,全发散角为定值,好像是从源点发出的一条直线,所以实验上还可用一个z 值(z ≥7z r )及与其对应的ω(z),通过公式2θ=2ω(z)/z （5）来计算,选择哪一个近似公式更好,要根据具体情况和误差分析而定。

一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性。

2. 掌握激光器的基本结构和工作原理。

3. 学习激光在光学实验中的应用。

4. 培养学生动手能力和实验技能。

二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射实现的光放大现象。

在激光器中，通过光学谐振腔的作用，使得光在增益介质中反复通过，从而达到放大目的。

激光具有单色性好、方向性好、亮度高、相干性好等特点。

三、实验仪器与材料1. 激光器（He-Ne激光器）2. 光学谐振腔3. 光功率计4. 光束分裂器5. 光屏6. 光具座7. 精密刻度尺四、实验步骤1. 将激光器、光学谐振腔、光功率计、光束分裂器等设备安装好，并调整光具座，使光路畅通。

2. 将He-Ne激光器输出的光束通过光束分裂器分成两束，一束进入光学谐振腔，另一束作为参考光束。

3. 调整光学谐振腔，观察激光束的输出情况，并记录光束的功率。

4. 利用光屏观察激光束的横向光场分布花样，分析激光的横模结构。

5. 通过改变光学谐振腔的长度，观察激光的频率漂移和跳模现象，了解其影响因素。

6. 利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长，并与理论值进行比较。

五、实验结果与分析1. 实验过程中，成功观察到激光束的输出，光束功率稳定。

2. 通过光屏观察，发现激光束具有明显的横向光场分布花样，说明激光具有横模结构。

3. 当改变光学谐振腔的长度时，观察到激光的频率漂移和跳模现象，分析认为这是由于光学谐振腔的谐振频率与激光的频率不匹配导致的。

4. 利用迈克尔逊干涉仪测量激光的波长，得到测量值为632.8nm，与理论值632.8nm基本一致。

六、实验总结1. 本实验成功实现了对激光的基本原理和特性的探究，加深了对激光器结构和工作原理的理解。

2. 通过实验，掌握了激光在光学实验中的应用，提高了实验技能。

3. 在实验过程中，培养了团队协作精神和严谨的科学态度。

一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光实验的基本操作和技能；3. 分析激光在各个领域的应用。

二、实验原理激光（Laser）是一种通过受激辐射产生的高亮度、单色性好、方向性好、相干性好的光。

激光的产生基于以下原理：1. 激励：利用外部能源（如光泵、电流等）使工作物质中的粒子发生能级跃迁，产生粒子数反转；2. 谐振腔：由一对反射镜组成，将受激辐射产生的光在腔内反复反射，形成驻波；3. 增益介质：具有较高增益系数的物质，使光在谐振腔内不断增强；4. 输出：从谐振腔的一个端面输出激光。

三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器等；2. 光学元件：反射镜、透镜、光栅、分束器等；3. 光功率计；4. 光谱仪；5. 光纤；6. 实验台。

四、实验内容1. 激光基本特性测试（1）激光束直径测量：利用光功率计测量激光束在不同距离处的光功率，根据激光束的光强分布公式计算出激光束的直径；（2）激光束发散角测量：利用激光束直径测量结果，结合激光束的光强分布公式，计算出激光束的发散角；（3）激光束单色性测试：利用光谱仪测试激光束的频率分布，计算激光束的线宽。

2. 激光在光学领域中的应用（1）光纤通信：利用激光作为光源，实现长距离、高速率的信号传输；（2）激光切割：利用激光的高能量密度，实现材料的高精度切割；（3）激光焊接：利用激光的高能量密度，实现材料的高精度焊接。

3. 激光在非光学领域中的应用（1）激光雷达：利用激光测距原理，实现远程测量；（2）激光医疗：利用激光的高能量密度，实现精准的手术操作；（3）激光显示：利用激光作为光源，实现高分辨率、高亮度的显示。

五、实验结果与分析1. 激光基本特性测试结果（1）激光束直径：根据实验数据，计算得出激光束直径约为1mm；（2）激光束发散角：根据实验数据，计算得出激光束发散角约为1mrad；（3）激光束单色性：根据光谱仪测试结果，计算得出激光束线宽约为0.1nm。

激光做的实验报告引言激光（laser）是一种高度集中的、以光的形式输出的电磁辐射，具有高亮度、单色性和聚束性等特点。

激光在科学研究、医学、通信等领域有着广泛的应用。

为了深入理解激光的性质和特点，本实验利用激光进行了一系列实验。

实验目的1. 掌握激光的原理和基本性质；2. 了解激光的衰减特性和聚焦效应；3. 观察激光干涉和衍射现象。

实验器材1. 激光器2. 干涉仪3. 衍射装置4. 表面粗糙度测量仪实验步骤1. 实验一：激光的特性观察1. 打开激光器电源，调整合适的工作模式；2. 用屏障遮挡激光，观察激光的不可见性和直线传播特性；3. 用烟雾等物质使激光束可见，观察激光的亮度和聚束特性。

2. 实验二：激光光束的衰减特性1. 准备一段适量长的光学纤维；2. 分别将一端对准光源和光测器，记录光测器的光强；3. 逐渐往光源的方向增加一定长度的纤维，记录不同距离的光强；4. 利用实验数据，绘制光强与光传播距离的曲线。

3. 实验三：激光干涉和衍射现象1. 设置干涉仪的光路，调整合适的位置和角度；2. 观察干涉纹的产生和特点；3. 改变光源、干涉仪的角度或波长，观察干涉纹的变化；4. 放置衍射装置，观察衍射光的分布。

4. 实验四：表面粗糙度测量1. 准备一块具有不同表面粗糙度的材料；2. 利用衍射装置，观察和测量不同材料的衍射花样；3. 根据衍射花样的特点，计算材料的表面粗糙度。

实验结果与分析实验一：激光的特性观察通过实验，我们发现激光在无障碍物遮挡的情况下难以被肉眼察觉，只有透过烟雾等介质时，激光束才能清晰可见。

这表明激光束具有高度的单色性和方向性。

此外，我们还观察到激光的亮度在一定程度上随着聚束程度的增加而增强。

实验二：激光光束的衰减特性实验结果显示，随着光传播距离的增加，光强逐渐减小。

并且，通过光强与距离的关系曲线，我们可以计算出光在光学纤维中的衰减常数，从而评估纤维的质量和性能。

实验三：激光干涉和衍射现象我们观察到干涉纹的产生和特点。

一、实验目的1. 理解激光的基本原理，掌握激光器的结构和工作原理。

2. 学习使用激光器进行实验操作，观察激光的特性。

3. 掌握激光在光学实验中的应用，提高实验技能。

二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射放大光子的现象产生的特殊光源。

激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等特点。

本实验主要研究激光的以下特性：1. 激光的光谱特性：观察激光的光谱线，分析激光的波长、线宽等参数。

2. 激光的方向性：观察激光束的传播路径，验证激光的高方向性。

3. 激光的相干性：观察激光干涉现象，验证激光的高相干性。

4. 激光的聚焦性：观察激光束聚焦后的光斑大小，验证激光的高聚焦性。

三、实验仪器与设备1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器等。

2. 光具组：透镜、分光计、狭缝、光栅等。

3. 测量工具：钢板尺、光电计时器、频谱分析仪等。

四、实验步骤1. 激光器光谱特性实验：（1）将He-Ne激光器接入实验装置，调整激光器输出功率；（2）将激光束通过透镜聚焦，使光斑聚焦到光电计时器上；（3）调整分光计，使激光束入射到光栅上，观察光谱线；（4）记录光谱线位置、线宽等参数，分析激光的波长、线宽等特性。

2. 激光方向性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）观察激光束在空气中传播的路径，验证激光的高方向性；（3）记录激光束传播路径，分析激光束的方向性。

3. 激光相干性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）将激光束通过狭缝，形成激光干涉图样；（3）观察干涉条纹，验证激光的高相干性；（4）记录干涉条纹间距、条纹间距变化等参数，分析激光的相干性。

4. 激光聚焦性实验：（1）将激光器输出激光束，调整激光束方向；（2）将激光束通过透镜聚焦，观察聚焦后的光斑大小；（3）记录光斑大小、聚焦距离等参数，分析激光的高聚焦性。

一、实验目的1. 理解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光器的操作方法和注意事项；3. 通过实验，了解激光在各个领域的应用。

二、实验原理激光是一种受激辐射的光，具有高亮度、单色性、方向性和相干性等特点。

激光器由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

当激励能源对增益介质进行激励时，产生粒子数反转，从而产生激光。

三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器、半导体激光器；2. 光学元件：透镜、反射镜、分束器、偏振片等；3. 传感器：光功率计、光电探测器等；4. 支撑架、连接线等辅助工具。

四、实验内容与步骤1. 激光器基本特性实验（1）观察激光器的输出光束，了解其方向性和单色性；（2）使用光功率计测量激光器的输出功率，并记录数据；（3）使用光电探测器测量激光器的频率，并记录数据。

2. 激光干涉实验（1）搭建激光干涉实验装置，包括激光器、透镜、分束器、反射镜、光电探测器等；（2）调整实验装置，使激光束在分束器处分成两束；（3）观察干涉条纹，了解干涉现象，并记录数据；（4）分析干涉条纹，计算干涉条纹间距，进而计算激光的波长。

3. 激光衍射实验（1）搭建激光衍射实验装置，包括激光器、透镜、狭缝、光电探测器等；（2）调整实验装置，使激光束通过狭缝；（3）观察衍射条纹，了解衍射现象，并记录数据；（4）分析衍射条纹，计算衍射角，进而计算激光的波长。

4. 激光在各个领域的应用实验（1）激光切割实验：观察激光切割材料的过程，了解激光在切割领域的应用；（2）激光焊接实验：观察激光焊接材料的过程，了解激光在焊接领域的应用；（3）激光测距实验：使用激光测距仪测量距离，了解激光在测距领域的应用。

五、实验结果与分析1. 激光器基本特性实验结果：（1）He-Ne激光器输出功率为5mW，频率为632.8nm；（2）半导体激光器输出功率为10mW，频率为1064nm。

2. 激光干涉实验结果：干涉条纹间距为0.5mm，激光波长为632.8nm。

实验名称：激光原理与应用实验实验日期：2023年4月10日实验地点：物理实验室实验指导老师：[老师姓名]一、实验目的1. 理解激光的基本原理，包括受激辐射、光学谐振腔等。

2. 掌握激光器的操作方法和注意事项。

3. 通过实验验证激光的特性和应用。

二、实验原理激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）是一种通过受激辐射原理产生的高亮度、高方向性、高单色性的光。

实验中使用的激光器为He-Ne激光器，其工作物质为氦-氖混合气体，通过放电产生激发态的原子，再通过光学谐振腔实现受激辐射。

三、实验器材1. He-Ne激光器2. 扫描干涉仪3. 光具座4. 光屏5. 滤光片6. 望远镜7. 镜头8. 光电池9. 导线等四、实验步骤1. 将He-Ne激光器安装在光具座上，调整激光器的输出端与望远镜的入射端对准。

2. 打开激光器电源，观察激光束的输出情况，调整激光器使其发出稳定的激光束。

3. 将望远镜对准激光束，通过望远镜观察激光束的方向性和亮度。

4. 使用扫描干涉仪观察激光束的横模和纵模分布，测量相应的模间隔。

5. 将滤光片放置在激光束的路径上，观察滤光片对不同波长激光的过滤效果。

6. 将光电池置于激光束的路径上，测量激光束的强度。

7. 利用望远镜和镜头观察激光束的聚焦效果，验证激光的高方向性。

五、实验结果与分析1. 观察到激光束具有高度的方向性和亮度，说明激光器的输出质量较好。

2. 通过扫描干涉仪观察到激光束的横模和纵模分布，测量出相应的模间隔，验证了激光的单色性和稳定性。

3. 在滤光片实验中，观察到不同波长的激光束被滤光片过滤的效果，验证了滤光片对不同波长激光的过滤能力。

4. 在光电池实验中，测量出激光束的强度，说明激光器的输出功率较高。

5. 在聚焦实验中，观察到激光束在焦点处具有较高的亮度，验证了激光的高方向性。

六、实验总结本次实验成功地验证了激光的基本原理和特性，通过实验操作掌握了激光器的操作方法和注意事项。

激光原理与技术课程报告【摘要】本文对在选修课上学到的知识进行回顾与梳理，内容包括激光的特性、产生原理、选模技术、调制技术、调Q 技术、应用等等。

【关键词】激光 原理 技术【正文】一、 激光概念：来自受激辐射的放大、增强的光。

（英文全称为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ，缩写为Laser ）二、 激光特性：三、 激光产生机理： 1. 自发跃迁和自发辐射光子频率普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。

各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。

2. 受激跃迁和受激发光，光放大当外来光子的频率满足 hv=E 2-E 1时，使原子中处于高能及的电子在外来光子的激发下向低能级跃迁，同时发射一个与外来光子相同的光子。

受激辐射产生的光与外来光子的频率、振动方向、相位完全相同。

于是，入射一个光子，就会出射两个完全相同的光子，这意味着原来的光信号被放大，这种在受激过程中产生并放大的光，就是激光。

3. 受激吸收指处于低能级的粒子当吸收一定频率的外来光能后会跃迁到高能级上。

4. 粒子数反转一个诱发光子不仅能引起受激辐射，而且它也能引起受激吸收，哪一个占主导地位，取决于粒子在两个能级上的分布。

所以只有当处在高能级的原子数目比处在低能级的还多时，受激辐射跃迁才能超过受激吸收，而占优势。

激光器发出的激光就是利用受激辐射而实现的，由此可见，为使光源发射激光，关键是发光原子处在高能级的数目比低能级上的多，这种情况，称为粒子数反转。

但在热平衡条件下，原子几乎都处于最低能级（基态）。

因此，如何从技术上实现粒子数反转则是产生激光的必要条件。

四、 激光器的三要素：1. 激工作介质激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。

在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。

显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转是非常有利的。

激光原理实验报告小结引言激光是一种高度集中的、有序且单色性强的光源。

在现代科技中，激光已经被广泛应用于医学、通信、工业等领域。

激光的产生原理十分复杂，通过实验，我们深入了解了激光的原理和特性，为今后的学习和研究奠定了基础。

实验目的1. 了解激光的基本原理；2. 学习使用激光器，观察激光光束特性；3. 通过实验掌握调谐激光器的原理和方法。

实验内容本次实验主要包括以下几个部分：1. 激光器的组成和工作原理；2. 观察和测量激光束特性；3. 调谐激光器的原理和实现。

实验步骤和结果1. 激光器的组成和工作原理我们首先学习了激光器的基本组成和工作原理。

激光器由三个主要部分组成：激发器、增益介质和反射体。

我们通过实验装置搭建了一个简单的激光器模型。

2 准直和调节激光束我们使用准直器对激光光束进行准直，然后使用透镜调节激光束的直径和聚焦效果。

通过实验观察到，准直和调节可以使激光束变得更加集中和稳定。

3. 调谐激光器的原理和实现我们使用光栅装置对激光器进行调谐，实验结果显示，通过调整光栅的角度和位置，可以使得激光的频率发生变化。

这一实验结果验证了调谐激光器的原理和实现。

结论通过本次实验，我们对激光的原理和特性有了更深入的了解。

我们学习了激光器的基本结构和工作原理，掌握了调谐激光器的方法和原理。

实验结果也验证了激光束的准直和调节技术的有效性。

激光具有单色性强、相干性好、能量密度高、方向性强等特点，因此在科学和工程领域具有重要的应用前景。

通过学习和掌握激光的原理和技术，我们将能够更好地应用激光技术，推动科学和工程的发展。

展望虽然本次实验使我们对激光原理有了初步的认识，但我们仍然远没有掌握激光技术的全部。

未来，我们将进一步学习激光的高级原理和应用，如激光原理的量子理论、激光在医学中的应用等。

我们还将继续进行更多的实验和研究，以深入了解激光技术，在科学和工程领域发挥更大的作用。

参考文献[1] 激光原理与技术，北京大学出版社，2008年。

一、实训目的1. 理解激光的基本原理和特性。

2. 掌握激光器的结构和工作原理。

3. 学习激光在各个领域的应用。

4. 培养动手能力和实验操作技能。

二、实训设备1. 激光器2. 光学平台3. 光学元件（透镜、分束器、滤光片等）4. 光功率计5. 万用表6. 计算机及数据采集软件三、实训内容与步骤1. 激光器结构观察（1）观察激光器的整体结构，了解其组成部分，如激光管、电源、光学系统等。

（2）拆解激光器，详细观察各个组件的结构和功能。

2. 激光器工作原理实验（1）观察激光器在不同工作状态下的表现，如开关、调节输出功率等。

（2）利用光学平台搭建实验装置，观察激光束在空间中的传播特性。

（3）通过调节光学元件，观察激光束的聚焦、分束、偏转等现象。

3. 激光特性测试（1）使用光功率计测量激光器的输出功率，分析其稳定性。

（2）利用滤光片筛选不同波长的激光，观察其光谱特性。

（3）通过光束散射实验，研究激光的相干性。

4. 激光应用实验（1）观察激光在材料加工、医疗、通信等领域的应用实例。

（2）利用激光器进行简单的材料加工实验，如切割、焊接等。

5. 数据分析与总结（1）对实验数据进行整理和分析，得出实验结论。

（2）撰写实验报告，总结实训过程中的心得体会。

四、实训结果与分析1. 激光器结构观察通过观察激光器结构，我们了解到激光器主要由激光管、电源、光学系统等部分组成。

激光管是激光产生的核心部分，而光学系统则负责将激光束聚焦、分束、偏转等。

2. 激光器工作原理实验实验过程中，我们发现激光器在开关、调节输出功率等操作下，其表现稳定。

通过搭建实验装置，我们观察到激光束在空间中的传播特性，如聚焦、分束、偏转等。

3. 激光特性测试通过光功率计测量，我们了解到激光器的输出功率稳定，符合实验要求。

利用滤光片筛选不同波长的激光，我们发现激光具有明确的光谱特性。

通过光束散射实验，我们证实了激光的高相干性。

4. 激光应用实验实验过程中，我们了解到激光在材料加工、医疗、通信等领域的广泛应用。