激光的单色性和时间相干性_图文
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激光的发射原理及产生过程的特殊性决定了激光具有普通光所不具有的特点:即三好(单色性好、相干性好、方向性好)一高(亮度高)。
1 单色性好:普通光源发射的光子,在频率上是各不相同的,所以包含有各种颜色。
而激光发射的各个光子频率相同,因此激光是最好的单色光源。
由于光的生物效应强烈地依赖于光的波长,使得激光的单色性在临床选择性治疗上获得重要应用。
此外,激光的单色特性在光谱技术及光学测量中也得到广泛应用,已成为基础医学研究与临床诊断的重要手段。
2 相干性好:由于受激辐射的光子在相位上是一致的,再加之谐振腔的选模作用,使激光束横截面上各点间有固定的相位关系,所以激光的空间相干性很好(由自发辐射产生的普通光是非相干光)。
激光为我们提供了最好的相干光源。
正是由于激光器的问世,才促使相干技术获得飞跃发展,全息技术才得以实现。
3 方向性好:激光束的发散角很小,几乎是一平行的光线,激光照射到月球上形成的光斑直径仅有1公里左右。
而普通光源发出的光射向四面八方,为了将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置,但即便是最好的探照灯,如将其光投射到月球上,光斑直径将扩大到1 000公里以上。
激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中,从而可将激光束制成激光手术刀。
另外,由几何光学可知,平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小,再加之激光单色性好,经聚焦后无色散像差,使光斑尺寸进一步缩小,可达微米级以下,甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。
4 亮度高:激光的亮度可比普通光源高出1012-1019倍,是目前最亮的光源,强激光甚至可产生上亿度的高温。
激光的高能量是保证激光临床治疗有效的最可贵的基本特性之一。
利用激光的高能量还可使激光应用于激光加工工业及国防事业等。
切换到宽屏19362超声波探伤编辑超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处,并由一截面进入另一截面时,在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法,当超声波束自零件表面由探头通至金属内部,遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波,在荧光屏上形成脉冲波形,根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。
激光相干性实验测量摘要激光相干性技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一。
激光具有单色性,相干性等一系列极好的特性。
,氦氖激光器(单模)因为激光的产生是原子的受激发射,所以发射出来的光波列都是具有相同的相位、相同的频率,因此它是很好的相干波列,不同的原子是随机发射的波列,不具备相干性。
激光要在实验室里实现可以测量相干性就要先对其扩束,扩束后的光可以用接收屏看到,进行不等次的扩束对干涉条纹的清晰度是有影响的。
就是说进行不等次的扩束改变的仅仅是干涉条纹的清晰度,而对干涉条纹的本质性质不会有影响,并以此来做激光相干性实验。
关键词:时间相干性相干长度激光相干性激光扩束Experimental measurement of the laser coherenceAbstractLaser technology is the coherence of the twentieth century and the atomic energy, semiconductor and computer on a par four major inventions. With a monochromatic laser, coherence and a series of excellent properties. , Helium-neon laser (single mode) because the laser is generated by stimulated emission of atoms, so the emitted light columns are the same phase, same frequency, so it is a good coherent wave train, the different atoms Random launched wave train, do not have coherence. Laser achieved in the laboratory can measure its coherence should first beam expander, after expansion of the light beam can be seen receiving screen, the beam expander ranging times the clarity of the interference fringes are influential. That is the range of times to change the beam expander is only the clarity of fringes, but the essence of the natureof the interference fringe will not be affected, and laser coherence in order to do experiments.Keywords:Coherence time, coherence length, the laser coherence, the laser beam expander.目录第一章引言 (3)1.1国内外研究现状 (3)1.2研究的意义与目的 (3)1.3激光相干特性 (4)第二章激光原理 (5)2.1 激光产生原理 (5)2.2 光子基本性质 (6)第三章激光相干性 (7)3.1 空间相干性 (7)3.2 时间相干性 (8)3.3 光子相干性 (9)第四章激光相干性实验 (12)4.1扩束镜的作用 (12)4.2 迈克尔干涉仪原理 (13)4.3 实验一 (13)4.4 实验二 (16)4.5实验现象的解释 (16)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)第一章引言1.1国内外研究现状激光产业正在我国逐步形成,其中包括激光音像、激光通讯、激光加工、激光医疗、激光检测、激光印刷设备及激光全息等,这些产业正在作为新的经济增长点而引起高度重视。
激光与光的相干性光,作为一种电磁波,具有特殊的相干性质。
相干性是指光波之间存在一定的相位关系,可以通过干涉等现象来观察和测量。
在相干性研究中,激光是一种非常重要的光源。
激光是一种特殊的光源,与传统的光源相比,激光具有高度的单色性、方向性和相干性。
激光发出的光波是具有相同频率、相同相位的电磁波集合,其波形呈现高度的稳定性。
这些特性使得激光在科学研究和工程应用中得到了广泛的应用。
激光的相干性可以通过干涉实验来观察。
在干涉实验中,两束相干光交叠产生干涉条纹,这些条纹可以用来测量光的波长、相位差等。
激光的相干性使得干涉实验可以得到更加精确的结果。
激光束的相干性还可以被用于激光干涉测量、全息术等应用中,提高了测量的精度和效果。
除了干涉实验,激光的相干性还可以通过自相关和互相关实验来研究。
自相关实验可以测量光的相干时间,即光波的相干性在时间上的延续性。
互相关实验可以测量两束光的相干性,用于研究光波的相位差、时间延迟等。
这些实验使得我们可以深入了解光波的相干性质。
激光的相干性不仅在基础科学研究中有重要应用,在工程技术中也发挥了巨大作用。
例如,在激光雷达中,相干性可以使得激光波经过回波分析得到更加准确的距离和速度信息。
在光通信中,激光的相干性能够保证光信号的传输质量和稳定性,提高通信的可靠性和速率。
在医学领域,激光的相干性被用于光学相干断层扫描(OCT)技术中,实现对生物组织和细胞结构的高分辨率成像。
这些应用进一步展示了激光相干性在科技发展中的价值和重要性。
激光的相干性是由激光器自身的特性决定的。
激光器内的谐振腔结构和工作原理,以及激光器内部的光场分布和增益特性等因素都会影响激光的相干性。
因此,在设计和制造激光器时,需要考虑这些因素,以获得较高的相干性。
总结起来,激光是一种具有特殊相干性质的光源。
通过干涉实验、自相关和互相关实验等方法可以观察和测量激光的相干性。
激光的相干性在科学研究和工程应用中发挥着重要作用,其在激光雷达、光通信、医学成像等领域都有广泛的应用。
激光基本特征激光是指一束高度聚焦、具有单色性、相干性和高亮度等特征的光束。
激光是由处于激发态的原子或分子释放出来的光子所组成的。
激光的基本特征是指激光独特的性质和行为,下面将从以下几个方面详细介绍激光的基本特征。
1. 单色性激光的单色性指激光所产生的光是单一频率的。
激光的单色性由于激发态原子或分子之间的能级结构和产生激光的物质的特性所决定。
激光所具有的单色性使其在科学研究、医学、通信等领域具有广泛的应用。
2. 相干性激光的相干性是指激光光波中光子的相位关系保持一致的特性。
激光光束的相干性使其具有干涉、衍射等特性。
激光的相干性能够保持光束的集中性,使得激光在远距离传输时损失较小,有助于激光的聚焦和精确测量。
3. 高亮度激光的高亮度是指激光的亮度远远高于其他光源。
激光的高亮度是由于激光所具有的高度聚焦特性和聚光能力优秀的光学系统所决定的。
高亮度的激光在医学、材料加工和军事等领域有着广泛的应用。
4. 窄束性激光的窄束性是指激光光束的直径非常小。
与其他光源相比,激光光束的直径可以达到亚微米甚至更小的级别。
激光的窄束性使得激光光束能够在远距离传输时保持高度集中,从而实现高精度的光学操作。
5. 高能量激光所具有的高能量使得其在科学研究、医学治疗和军事应用等领域展现出巨大的潜力。
激光的高能量是由于激发态原子或分子释放出的光子具有高能量特性所决定的。
高能量的激光在材料切割、焊接、打孔等领域具有重要的应用价值。
总之,激光的基本特征是单色性、相干性、高亮度、窄束性和高能量。
这些特征使得激光在科学研究、医学、工业生产等领域发挥着重要的作用。
随着激光技术的不断发展壮大,激光领域的应用将会更加广泛。