学习激光原理时必须掌握的八个概念 2

激光原理复习知识点激光原理是激光技术的核心知识之一，它是指光子在受激辐射作用下的放大过程。

下面将详细介绍激光原理的相关知识点。

1.基本概念激光是一种特殊的光，其特点是具有高度的单色性、方向性和相干性。

与常规的自然光不同，激光是一种具有相同频率和相位的光波。

2.受激辐射受激辐射是激光形成的基本原理，它是指当原子或分子受到外界能量激发后，处于激发态的原子或分子会通过辐射的方式从高能级跃迁到低能级，此时会放出光子能量，并与入射光子保持相位一致。

3.激光产生的条件为了产生激光，需要满足以下条件：-有大量的原子或分子处于激发态。

-具有一个能够增加原子或分子跃迁概率的辐射源。

-有一种方法可以让过多的激发态原子或分子跃迁到基态。

4.激光器的结构激光器通常由三个基本部分组成：激活介质、泵浦系统和光学腔。

-激活介质是产生激励能量的介质，如气体、液体或固体。

-泵浦系统是用来提供能量，并将大量原子或分子激发到激发态的装置。

-光学腔是由两个或多个高反射镜组成的光学结构，用来反射和放大光。

5.激光的放大激光的放大是通过在光学腔中来回传播，不断受到受激辐射的作用而增强光波的幅度。

通常，在光学腔中的一个镜子上镀膜，具有高反射率，而另一个镜子具有部分透射和部分反射的特性，用来逐渐放大光。

6.激光的增益介质增益介质是指能够提供光放大的介质，如气体（如CO2、氦氖）、固体（如Nd:YAG）或半导体（如激光二极管）等。

这些介质中的原子或分子通过与激励能量的相互作用，从而达到受激辐射的能量放大。

7.激光的产生方式激光可以通过多种方式产生，其中包括：-激光器：使用激光介质和泵浦系统来产生激光。

-激光二极管：使用半导体材料制成的二极管来产生激光。

-激光腔：使用自激振荡的原理来产生激光。

8.激光的应用激光具有广泛的应用领域，包括但不限于：-激光切割和焊接：激光切割和焊接用于金属加工、制造业等领域。

-激光打印：激光打印用于打印机和复印机等办公设备中。

激光知识点总结激光知识点总结初中物理的光知识是重点单元之一，下面是激光知识点总结，同学们可以根据这一汇总进行复习或者是预习，会有很好的学习效果。

一、定向发光普通光源是向四面八方发光。

要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使辐射光汇集起来向一个方向射出。

激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度极小，大约只有0.001弧度，接近平行。

1962年，人类第一次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。

若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。

天文学家相信，外星人或许正使用闪烁的激光作为一种宇宙灯塔来尝试与地球进行联系。

二、亮度极高在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能超过氙灯的几百亿倍。

因为激光的亮度极高，所以能够照亮远距离的物体。

红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯(光照度的单位)，颜色鲜红，激光光斑肉眼可见。

若用功率的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。

激光亮度极高的主要原因是定向发光。

大量光子集中在一个极小的空间范围中射出，能量密度自然极高。

激光的亮度与阳光之间的比值是的，而且它是人类创造的。

三、激光的颜色激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被刺激后能产生激光的那种材料。

刺激红宝石就能产生深玫瑰色的激光束，它应用于医学领域，比如用于皮肤病的治疗和外科手术。

公认最贵重的气体之一的氩气能够产生蓝绿色的激光束，它有诸多用途，如激光印刷术，在显微眼科手术中也是不可缺少的。

半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能"解读"激光唱片，并能用于光纤通讯。

但有的激光器可调节输出激光的波长。

激光原理知识点
激光原理的知识点包括:
1.黑体和黑体辐射:黑体是一种理想化的辐射体，黑体辐射是描述黑体发出的辐射规律的理论。

2.自发辐射、受激辐射和受激吸收:这是激光产生的基本过程。

即自发辐射产生光子，受激辐射放大光子，受激吸收则吸收光子。

3.光腔理论:涉及到光腔的稳定性条件、共轴球面腔的稳定性条件、开腔模式的物理概念和行射理论分析方法、高斯光東的基本性质及特征参数等。

4.电磁场和物质的共振相互作用:描述了光和物质相互作用的经典理论。

以及谱线加宽和线型函数等概念。

5.激光振落特性:涉及到激光的特性，如相干性好、方向性好、单色性好、亮度高，这些特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。

6.光子简并度:是描述激光光子相干性的物理量。

7.光的多普勒效应:描述了光波在运动中由于光源和观察者的相对运动而产性频率变化的现象。

8.均匀增宽与非均匀增宽:描述了光谱线增宽的两种类型，均匀增宽通常是由于原子或分子的自然热运动引起的，而非均匀增宽则通常是由于原子或分子之间的碰撞弓|起的。

9.自然增宽和多普勒堵宽:自然增宽是由于原子或分子自旋的统计分布引起的，多普勒增宽是由于原子或分子的热运动引起的。

以上只是简单的列举，实际上激光原理所涵盖的知识点还有很多，需
要系统学习和实践。

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激光原理考点总结激光（Laser）是指一种由集中的电磁辐射所产生的具有高度单色性、相干性和方向性的光。

激光原理是激光器工作的基础，其中涉及到激光的产生和放大过程。

下面将从以下几个方面总结激光原理的考点。

1.电磁辐射：激光器利用电磁辐射的原理产生激光。

电磁辐射是由电场和磁场相互作用产生的波动现象，包括广义上的光波，其中可见光是电磁辐射的一种。

了解光波的特性和传播方式对理解激光原理很重要。

2.反射和吸收：激光器中的反射是激光产生和放大的关键过程。

反射镜的设置可以实现光的反复来回传播，使得光能够在增益介质中多次通过，增强光的能量。

另一方面，激光器中的吸收是影响激光输出功率和效率的因素之一、吸收是指光被介质吸收和转化为热能的过程。

3.激射和跃迁：激射是指从低能级向高能级跃迁的过程。

在激光器中，通过能量输入或外部激发，使得电子从基态跃迁到激发态。

而跃迁是指电子从一个能级到另一个能级的过程。

了解能级和电子跃迁的类型对激光器的设计和调谐至关重要。

4.反转粒子数和增益：激光器中的反转粒子数是指在激光器工作过程中，高能级粒子数目大于低能级粒子数目的情况。

这种不平衡的粒子数分布是产生和放大激光的关键。

通过提供能量，例如光或电能，可以增加反转粒子数，增强激光的输出功率。

5.波长选择和模式锁定：激光器的波长选择是指产生特定波长的激光。

波长选择可以通过选择合适的增益介质和谐振腔的设计来实现。

激光器中的模式锁定是指使光场处于稳定、精确的频率和相位关系的状态。

这对于精密测量、光谱分析和通信应用非常重要。

6.激光器结构和组成：激光器的结构和组成也是激光原理的考点。

激光器通常包括三个主要部分：激活介质（液体、固体或气体）、谐振腔（用于反射和放大光）和泵浦源（提供能量，如光波或电流）。

不同类型的激光器具有不同的结构，如气体激光器、固体激光器和半导体激光器。

综上所述，激光原理的考点包括电磁辐射、反射和吸收、激射和跃迁、反转粒子数和增益、波长选择和模式锁定以及激光器的结构和组成。

一 名词解释1. 损耗系数及振荡条件:0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。

α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。

2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~=，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。

按上式定义的v∆称为谱线宽度。

3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。

4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。

5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。

定义p v P w Q ξπξ2==。

ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。

v 为腔内电磁场的振荡频率。

6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。

7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。

这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。

8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。

9. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。

（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。

激光原理知识点总结激光的产生原理激光是一种与常规光具有本质不同的光。

它是通过一种叫做“受激辐射”的过程产生的，这是量子力学的一种结果。

激光的产生原理主要涉及三个主要过程：光的激发、光的放大和光的辐射。

首先是光的激发。

激光的产生需要通过能量输入来激发原子或分子的能级。

当外界能量激发物质的能级时，原子或分子的电子会从低能级跃迁到高能级，形成“受激辐射”所需的激发态。

然后是光的放大。

在受激辐射的过程中，当一个光子与处于激发态的原子或分子碰撞时，它会与其相互作用，导致后者释放出另一个同频率、同相位和同偏振的光子，并回到低能级。

这个新的光子与已有的光子具有相同的频率、相位和偏振，因此它们会在相互作用的同时相互放大，形成一支激光光束。

最后是光的辐射。

当受激辐射的过程一直不断地发生时，光子会在光学共振腔中来回反射，产生一支具有高度相干性、高亮度和高直线度的激光光束。

这种光具有很强的聚焦能力和穿透能力，因此在很多领域有着广泛的应用价值。

激光的特点激光具有以下几个主要特点：1.高度相干性。

激光光束的波长一致、频率一致、相位一致，因此具有很高的相干性。

这使得激光在干涉、衍射和频谱分析等方面具有很大的优势。

2.高亮度。

激光的辐射强度非常集中，因此具有很高的亮度。

这使得激光可用于制备高清晰度的成像系统和高精度的测量装置。

3.高直线度。

激光的传播路径非常直线，几乎不具有散射，因此具有很高的直线度。

这使得激光在通信、激光雷达和光刻等领域有着广泛的应用。

激光器件的工作原理和应用激光器件是产生激光光束的重要设备，其工作原理一般基于受激辐射过程。

目前常用的激光器件主要包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器和光纤激光器。

气体激光器是将气体放电或者由光泵浦的气体装置转变成激光的光源。

其中最著名的就是氦氖激光器。

使用稳态直流电源或者交变电源将氦气充入放电管，并保持一定的氦气气压。

然后用电子束或者泵浦光源来使得氦原子激发至高能级，然后在碰撞的作用下通过受激辐射作用形成激光光束。

激光知识点归纳总结一、激光的基本概念1. 激光的定义：激光是指一种纯准直性极好的光线，其光子是高度同步的单色光子。

2. 激光的产生：激光是由受激发射产生的，利用三能级或四能级的原子，分子或离子系统，通过外加能量使体系转移到激发态，再利用其辐射产生激光光子。

3. 激光的特性：激光具有单色性、准直性、明暗对比度高、相干性强等特点。

4. 激光的种类：激光可以分为气体激光器、固体激光器、液体激光器和半导体激光器等。

二、激光的基本原理1. 激光的受激辐射：当原子、分子或离子处于激发态时，通过外界刺激的辐射能引起它们从激发态向稳态跃迁，再发出与外界激发辐射相同特性的电磁波，即受激辐射。

2. 激光的稳态条件：产生激光需要满足稳态条件，即发射和吸收的粒子数要平衡，从而实现能量的持续放大和稳定输出。

3. 激光的放大作用：在激光器内，通过激发态原子、分子或离子吸收外界光子能量，使它们跃迁到更高激发态，从而放大光子，产生激光。

4. 激光的光学谐振腔：激光器内部常常设置光学谐振腔，用来反射和增强激光，从而实现激光的输出。

三、激光的应用领域1. 激光测距与测速：激光雷达通过测量反射光的飞行时间来实现测距，同时通过多普勒效应测速。

2. 激光材料加工：激光可用于金属切割、焊接、打孔等材料加工过程。

3. 激光医学应用：激光可用于眼科手术、皮肤治疗、激光治疗仪等医疗设备。

4. 激光通讯：激光可以传输更大带宽、更高速率的信息，用于通讯领域。

5. 激光导航：激光雷达可用于无人飞行器、自动驾驶汽车等导航系统。

6. 激光防御：激光武器可用于导弹防御、激光束武器等领域。

四、激光器的分类1. 气体激光器：以气体为工作物质的激光器，常见的包括二氧化碳激光器、氦氖激光器等。

2. 固体激光器：以固体为工作物质的激光器，常见的包括Nd:YAG激光器、激光二极管等。

3. 半导体激光器：以半导体为工作物质的激光器，可用于激光打印机、光纤通信等领域。

4. 液体激光器：以液体为工作物质的激光器，常见的包括染料激光器等。

《激光》知识清单一、什么是激光激光，英文名为“Laser”，是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写，意思是“通过受激辐射光放大”。

简单来说，激光是一种具有高度单色性、相干性和方向性的强光。

它与普通光有着明显的区别。

普通光是由大量不同频率、相位和方向的光子组成，显得比较杂乱。

而激光则是近乎完美的同频、同相和同向的光，这使得它具有独特的性质和广泛的应用。

二、激光的产生原理激光的产生依赖于原子或分子的能级跃迁。

在物质的原子或分子中，存在着不同的能级。

当原子或分子吸收一定能量时，电子会从低能级跃迁到高能级。

而处于高能级的电子并不稳定，会自发地向低能级跃迁，并释放出光子。

然而，普通的自发辐射所产生的光具有随机性，方向、频率和相位都不一致。

而激光的产生则是基于受激辐射。

当一个处于高能级的电子受到一个与它即将释放的光子频率、相位和方向都相同的入射光子的激发时，就会产生一个与入射光子完全相同的新光子。

这样，通过在一个特定的光学谐振腔内不断地进行受激辐射，就能使光得到放大，从而形成激光。

三、激光的特点1、高度单色性激光的单色性非常好，即它的波长或频率范围非常窄。

这使得激光在光谱分析、通信等领域有着重要的应用。

2、相干性激光具有很好的相干性，意味着其光波的相位关系非常稳定和明确。

这使得激光在干涉测量、全息技术等方面发挥着关键作用。

3、方向性激光的方向性极强，可以聚焦成非常小的光斑，并传播很远的距离而几乎不发散。

这一特点在激光测距、激光武器等领域具有重要意义。

4、高亮度激光的能量高度集中，亮度极高，能够在瞬间产生巨大的能量。

四、激光的类型1、气体激光例如氦氖激光、二氧化碳激光等。

气体激光通常具有较好的光束质量和稳定性。

2、固体激光像红宝石激光、钕玻璃激光等。

固体激光具有较高的输出功率。

3、液体激光例如染料激光，其波长可以在一定范围内调节。

激光原理激光原理激光是一种具有高度单色性、高亮度和直线传播特性的电磁波。

它的产生是通过激发原子或分子中的电子，使其跃迁到高能级，然后从高能级回到低能级时放出光子。

这些光子具有相同的频率、相同的相位和相同的方向，形成了一束高度集中、方向性强的光束。

1. 激发原理激发原理是指将物质中的电子从低能级激发到高能级，使其处于激发态。

当电子从高能级回到低能级时，会放出一个光子。

这个过程称为自发辐射。

2. 反转粒子数密度反转粒子数密度是指在一个物质中，处于激发态的粒子数比处于基态的粒子数多。

只有在反转粒子数密度大于临界值时才能产生激光。

3. 共振腔共振腔是指由两个反射镜组成的空间，在其中放置了具有反转粒子数密度大于临界值的物质。

当一个光学泵浦器向物质注入能量时，会激发物质中的电子，使其处于激发态。

当这些电子从高能级回到低能级时，会放出光子，这些光子被反射镜反射回共振腔内部。

4. 激光输出当光子在共振腔内来回多次反射时，它们会与处于激发态的粒子相互作用，促使更多的粒子从高能级回到低能级。

这个过程称为受激辐射。

随着时间的推移，越来越多的粒子从高能级回到低能级，放出越来越多的光子。

最终，在一个反射镜上形成了一束高度集中、方向性强的光束。

5. 激光特性激光具有单色性、方向性和相干性等特性。

单色性是指激光只有一种频率；方向性是指激光具有非常好的直线传播特性；相干性是指激光具有非常好的波前相干性和时间相干性。

6. 应用领域激光广泛应用于科学研究、医疗、通信、制造业等领域。

例如，激光可以用于制造高精度的零件、切割材料、焊接金属等。

同时，激光还可以用于医疗领域，例如激光手术、激光治疗癌症等。

此外，激光还被广泛应用于通信领域，例如激光通信和光纤通信等。

总结通过对激发原理、反转粒子数密度、共振腔和激光输出等方面的介绍，可以了解到激光的产生和特性。

同时，我们也能够了解到激光在科学研究、医疗、通信和制造业等领域中的广泛应用。

中考物理激光原理及应用复习知识梳理激光（laser）是指由同种物质组成的光波在特定条件下产生的一种特殊光。

它具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特点，被广泛应用于工业、医疗、通信、科学研究等领域。

在中考物理中，对激光的原理及应用有一定的考查，下面将对激光的原理和应用进行复习知识梳理。

一、激光的原理1. 激光的产生原理激光的产生是在激光器中，通过受激辐射产生的一个光子引起其他光子的受激辐射而形成的。

其主要过程包括：吸收能量、受激辐射、光子的逐渐增多、光子的任一激发态上处于较长时间等。

2. 激光的主要特性激光具有单色性、相干性、方向性和高亮度等特点。

其中，单色性是指激光的频率非常纯净，波长非常稳定；相干性是指所有的光波充分地想关联在一起，可以形成干涉图样；方向性是指激光辐射的光束非常集中，可以很容易地成为平行光束；高亮度是指激光所携带的能量集中在很小的空间内。

3. 激光器的基本组成激光器由激光介质、泵浦源、镜子、光学腔等组成。

其中，激光介质是激发光子的来源，泵浦源是为激光介质提供能量的源泵，镜子是构成激光光腔的光学元件，光学腔是放置激光介质和镜子的部分。

二、激光的应用1. 激光在医学中的应用激光在医学中有广泛的应用，包括激光治疗、激光手术和激光成像等。

其中，激光治疗主要用于癌症、眼科疾病和皮肤疾病等的治疗；激光手术主要用于激光近视手术、激光角膜塑形术等；激光成像主要用于超声激光成像、人体内部结构的观测等。

2. 激光在通信中的应用激光在光纤通信中起到了重要的作用。

激光通过纤维传输数据，使得信息传播速度更快、传输距离更远。

激光还可以用于激光雷达、激光测距等领域。

3. 激光在工业中的应用激光在工业中有广泛的应用，包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光光刻等。

这些应用可以提高加工精度、提高加工效率、降低环境污染等。

4. 激光在科学研究中的应用激光在科学研究中的应用非常广泛，例如激光光谱分析、激光漫反射光谱等。

激光原理重要知识点总结一、光的增益作用光的增益作用是指当激光器原子、分子或离子受到外界激励时，电子由基态跃迁到激发态的过程，然后通过受激辐射过程，释放出同频的光子，光子与原子、分子或离子碰撞后，再次受激辐射产生的光子数量比刚开始辐射的光子相同，这样逐渐增加，形成激光。

1. 受激辐射当自由的电子和可激发的原子或离子发生碰撞时，后者的电子可以从较低的激发态跃迁到高的激发态，此时发射的辐射光子就与入射的引激光的频率相同。

这种过程称为受激辐射。

2. 反转分布在激光器的工作状态下，使激光材料中原子、分子或离子的激发态的密度大于基态的密度，这种特殊的能级布局称为反转分布。

只有当反转分布具有足够的时间持续性，才能形成激光输出。

二、激光共振腔激光共振腔是由两个反射镜构成的，其中一个为半透反射镜，另一个为全反射镜。

它的主要功能是将光共振在腔内，使得只有与激光器频率一致的光才得以通过反射镜输出，而其它频率的光则在腔内循环反射，形成激光输出。

激光腔外的泵浦装置则通过激发工作物质的原子或离子的跃迁将能量传递给激光材料，使得激光器能够继续工作。

三、激光输出当光共振在激光器内部形成激光，并且通过激光腔的半透反射镜输出激光后，激光通过调制器、色散系统、光阑以及辐射器等设备，再通过光阑进行空间裁剪，在目标面形成所需要的光斑。

激光在输出过程中还需要考虑各种参数的调节和控制，以保证激光输出质量。

总的来说，激光技术以其高亮度、高品质、高能量密度、高单色性、高直线偏振度和相干度等优异的特性，已经在通信、医学、材料加工、军事、精密定位等领域得到了广泛的应用。

同时，激光技术的应用也在不断地拓展中，为各行各业带来更多的机遇和挑战。

第一章1.1900年，普朗克(M.Planck)提出辐射能量量子化假说，精确的解释了黑体辐射规律。

获得1918年诺贝尔物理学奖。

能量子概念:物质吸收和发射电磁能量是一份一份的进行的。

2.1905年，爱因斯坦(A. Einstein)为解释光电效应定律提出光量子假说。

获得1921年诺贝尔物理学奖。

光量子:简称光子或者photon，即光场本身的能量就是一份一份的。

3.光量子的概念（爱因斯坦）：光量子简称光子或者photon，即光场本身的能量就是一份一份的。

爱因斯坦假设：光、原子、电子一样具有粒子性，光是一种以光速c运动的光子流，光量子假说成功地解释了光电效应。

光子（电磁场量子)和其他基本粒子一样，具有能量、动量和质量等。

粒子属性:能量、动量、质量；波动属性:频率、波矢、偏振4.光子既是粒子又是波，具有波粒二象性!5.属性：①光子的能量：ε=hv，普朗克常数： h=6.626x10−36J.s②光子的运动质量m：m=εc2=ℎvc2③光子的动量P⃑：P⃑=mcn0⃑⃑⃑⃑ =ℎvc n0⃑⃑⃑⃑ =ℎ2π2πλn0⃑⃑⃑⃑④光子的偏振态：光子具有两种可能的独立偏振状态，对应于光波场的两个独立偏振方向。

⑤光子的自旋：光子具有自旋，并且自旋量子数为整数，处于同一状态的光子数目是没有限制的。

6.光子相干性的重要结论：①相格空间体积以及一个光波模式或光子状态占有的空间体积都等于相干体积②属于同一状态的光子或同一模式的光波是相干的，不同状态的光子或不同模式的光波是不相干的。

7.光子简并度：处于同一光子态的光子数称为光子简并度。

具有以下几种相同的含义:同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数。

好的相干光源:高的相干光强，足够大的相干面积，足够长的相干时间(或相干长度)。

8.1913年，玻尔(Niels Bohr)建立氢原子结构模型，成功解释并预测了氢原子的光谱。

获得1922年诺贝尔物理学奖9.1946年，布洛赫(Felix Bloch)提出粒子数反转概念。

激光原理复习知识点
激光（Laser）是一种特殊的光源，具有高亮度、高单色性和高直线度等特点，广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。

激光的产生是基于激光原理，本文将围绕激光原理展开复习，帮助读者更好地理解激光的工作原理及常见应用。

1. 光的特性：
光是电磁波的一种，具有波粒二象性。

在光学中，我们常常将光看作是一束光线，使得光的传播更易于理解。

光的主要特性包括波长、频率、振幅和相位等。

2. 激射过程：
激光的产生是通过光子在外部受激辐射的作用下，从处于激发态的原子或分子中重新退激而产生。

这个过程需要一种激光介质，如气体、固体或液体，以及与之匹配的能量源，如泵浦光源或电子束。

3. 受激辐射：
在激光介质中，经过泵浦作用，一部分原子或分子被激发到激发态。

当这些处于激发态的粒子受到外界能量刺激时，会从高能级跃迁到较低能级，释放出额外的光子，这就是受激辐射。

这些受激辐射的光子可以与其他激发态粒子进行相互作用，进一步增强受激辐射的效果。

4. 波导结构：
为了通过受激辐射实现激光的放大和反射，激光器通常采用波导结构。

波导结构允许激光光束在其中传播，而不会发生较大的损耗。

波导结构可以是导光纤、半导体器件或光学腔等形式。

5. 消谐：
在激光器中，为了保持单一频率的输出，需要进行消谐。

消谐可以通过调整激光介质的性质或使用消谐元件来实现。

消谐的目的是确保激光器输出的光具有较窄的频谱宽度，以便于在通信和光谱分析等应用中的有效使用。

6. 光的放大：。

激光原理知识点总结激光，这个在现代科技中扮演着重要角色的神奇存在，其背后的原理蕴含着丰富而深奥的科学知识。

接下来，让我们一起深入探索激光原理的奥秘。

首先，我们来了解一下什么是激光。

激光，全称为“受激辐射光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation），它具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等显著特点。

要理解激光的产生，就不得不提到原子的能级结构。

原子中的电子处于不同的能级，就好像在不同的楼层上。

在正常情况下，电子处于低能级，也就是基态。

但当原子吸收了外界的能量，比如光能、电能等，电子就会被激发到高能级，这个过程称为“受激吸收”。

然而，处于高能级的电子并不稳定，它们会自发地跃迁回低能级，同时释放出能量，这个过程叫做“自发辐射”。

自发辐射发出的光方向是随机的，频率也各不相同。

但在特定条件下，处于高能级的电子受到一个外来光子的激发，会跃迁回低能级，并释放出一个与入射光子频率、相位、偏振方向和传播方向都相同的光子，这种现象被称为“受激辐射”。

受激辐射是激光产生的关键。

为了实现光的放大，也就是产生激光，我们需要有一个“增益介质”。

增益介质可以是气体、液体或固体，比如氦氖气体、红宝石晶体等。

在增益介质中，存在着大量处于高能级的原子，当外来光子通过时，会引发受激辐射，从而产生更多的相同光子，实现光的放大。

但仅仅有增益介质还不够，还需要一个光学谐振腔。

光学谐振腔通常由两块平行的反射镜组成，一块是全反射镜，另一块是部分反射镜。

光子在谐振腔内来回反射，只有那些满足谐振条件，即频率和相位与谐振腔匹配的光子才能被不断放大，最终从部分反射镜射出，形成激光。

在激光的产生过程中，还有几个重要的概念。

比如阈值条件，只有当增益大于损耗时，才能产生激光。

增益主要取决于增益介质的性质和激励水平，而损耗则包括反射镜的透射、吸收以及介质中的散射等。

另外，激光的模式也是一个重要的知识点。

《激光原理》课程标准学时： 64 学分： 4（注：16课时/1学分）一、课程的地位与任务《激光原理》是一门专业基础课程，其先修课程为“光学基础”、“电工基础”，后续课程为专业课程。

通过《激光原理》的学习，使学生了解和掌握激光器的基本原理和基本技术，培养学生初步分析解决激光物理问题的基础能力，为今后学习后续课程和从事光电子工作打下扎实的一定理论基础。

二、课程的主要内容和学时分配1. 课程的主要内容项目一几何光学基础任务一几何光学基本定律一、光学初步二、几何光学的基本概念三、几何光学的基本定律四、几何光学的基本原理五、光的波动性任务二共轴球面光学系统一、光学系统二、物像概念三、符号规则四、单个折射球面的成像五、光焦度、焦点和焦距六、单个反射球面的成像七、共轴球面光学系统成像任务三平面系统一、平面镜的成像特性二、平行平板的成像特性三、反射棱镜四、折射棱镜项目二激光产生的基本原理任务一光的自发辐射、受激吸收和受激辐射一、原子的能级二、光的自发辐射三、光的受激吸收和受激辐射四、自发辐射、受激吸收和受激辐射的关系任务二光的受激辐射放大项目三光学谐振腔任务一光学谐振腔的稳定条件一、光学谐振腔概述二、共轴球面腔的稳定条件三、光学谐振腔的模式项目四激光基本技术任务一电光调制一、光电效应二、纵向光电调制器三、光相位调制四、光偏转任务二声光调制一、声光效应二、声光调制器三、声光偏转任务三磁光调制一、磁致旋光效应二、磁光调制器三、调Q技术任务四模式选择技术一、模式概述二、横模选择技术三、纵模选择技术任务五稳频技术一、稳频概述二、兰姆凹隐稳频三、塞曼效应稳频项目五典型激光器任务一固体激光器一、基本结构二、常见的几种YAG激光器任务二气体激光器一、放电激励形成反转分布二、氦—氖激光器三、二氧化碳激光器四、准分子激光器五、氩离子激光器任务三液体激光器一、染料激光器的激发机理二、染料激光器的主要类型任务四半导体激光器一、LD的基本结构二、LD的基本特性三、高性能LD的主要类型任务五用于切割的YAG固体激光器一、YAG固体激光器的基本结构二、YAG固体激光器切割实践应用任务六用于切割的高功率光钎激光器一、双包层光钎激光器基本结构及特点二、双包层光钎激光器应用三、光钎激光器的其他应用任务七用于切割的扩散冷却型大功率二氧化碳激光器一、扩散冷却CO 激光器基本结构及优势 二、扩散冷却CO 激光器应用 项目六 激光在工程技术中的应用 任务一 激光干涉测长仪 一、单波长干涉测量 二、双波长干涉测量 任务二 激光测距一、激光大气传输和测程问题 二、相位法测距 三、脉冲法测距 任务三 激光加工 一、激光焊接 二、激光切割 三、激光热处理 2. 学时分配三、课程的基本要求本课程在注重学生基础理论知识了解、理解的同时，要求更侧重对学生应用技术动手操作能力的培养；要求学生具有对概念清楚理解和一定的分析及计算能力。

激光原理期末复习前言1、（1960）年美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼(Maiman)制成世界上第一台激光器—红宝石激光器。

2、激光是利用（光能）、热能、电能、化学能或核能等外部能量来激励物质，使其发生受激辐射而产生的一种特殊的光。

3、根据激光器工作物质分类有：固体激光器；（气体激光器）；液体激光器；染料激光器；半导体激光器等。

4、按激光器运转方式分类有：连续激光器；单次脉冲激光器；（重复脉冲激光器）；调Q 激光器；锁模激光器；单模和稳频激光器；可调谐激光器等。

5、按激光激励方式分类有：光泵式激光器；（电激励式激光器）；化学激励激光器（又称化学激光器）；核泵激光器。

6、按激光器输出激光的波段范围分类有：远红外激光器；（中红外激光器）；近红外激光器；可见激光器；近紫外激光器；真空紫外激光器；X射线激光器等。

7、激光最突出的特性是：能量集中，（高方向性）；高亮度；单色性好；相干性强。

8、激光的方向性表示可以用平面角和（立体角）表示。

9、具有单一频率的光波称为单色光。

单色性：用（/λ或）表示。

10、激光的辐射范围在1×10-3rad（0.06º）左右。

氦-氖激光器输出的红色激光谱线宽度只有（10-8 ) nm 。

11、激光的单色性越好，相干长度越(长)；激光的相干长度可达105千米。

第1章辐射理论概要1、电磁辐射同物质相互作用产生吸收和发射现象时，电磁辐射以（光子或光量子）不连续的形式交换能量。

2、光量子能量E与波长成反比：E ∝1/λ；波长越长；光量子能量E越小；(频率越低) ；波长越短；光量子能量E越大；(频率越高)。

3、原子处于最低的能级状态称为（基态）。

能量高于基态的其它能级状态称为激发态。

4、能级有两个或两个以上的不同运动状态称为简并能级。

同一能级所对应的不同电子运动状态的数目称为（简并度）。

5、在热平衡条件下，原子数按能级分布服从（波尔兹曼定律）。

6、原子能级间跃迁发射或吸收光子的现象称为辐射跃迁。

激光原理考点总结激光是一种特殊的光，具有高度的单色性、方向性和相干性。

其原理涉及光的发射、吸收和放大过程，同时也与原子、分子的能级结构有关。

以下是激光原理的一些重要考点总结。

1.激光的产生机制激光的产生是通过受激辐射过程实现的。

首先需要有一个激发源，如电流激励、光激励或化学激发。

该激发源提供能量，使散乱的原子或分子处于高能级。

然后，这些激发态粒子会通过受激辐射的过程，跃迁到低能级。

在跃迁的过程中，它们会辐射出与激发源同频率、相位一致的光子，从而形成激光。

2.激光的放大过程激光放大需要使用一个激光介质，其中包含大量的激发态粒子。

当激发源激发介质时，激发态粒子在介质中传播并与其他原子或分子发生碰撞。

在这些碰撞过程中，激发态粒子会通过受激辐射的过程辐射出同相、同频的光子，从而使光波的能量得以增加。

在辐射出的光子中，一部分会被吸收，而另一部分会继续在介质中传播，进一步增强光的能量。

通过这一连续的过程，激光的能量得以放大。

3.激光的构成激光由三个基本部分组成：激发源、激光介质和光学共振腔。

激发源提供能量，使介质中的原子或分子激发到激发态。

介质通过受激辐射的过程，将激发态粒子的能量转化为光子。

光学共振腔则用于放大和反射光子，从而形成激光束。

共振腔通常由两个反射镜构成，其中一个为半透镜，允许一部分光子透过。

4.激光的性质激光具有几个重要的性质。

首先是高单色性，即激光只有一种频率。

这是由于激发态粒子跃迁到低能级时，辐射出的光子具有唯一的能量差。

其次是方向性，激光束呈现出非常狭窄的发散度，可用于远距离通信和激光切割等应用。

最后是相干性，激光光波的振动方式高度一致，相位间的关系是稳定的。

5.激光的应用激光在许多领域中得到了广泛应用。

在医学中，激光可用于激光手术、皮肤治疗和眼科手术等。

在科学研究中，激光常用于光谱分析和原子物理实验。

激光也被用于通信技术，例如光纤通信和光盘。

此外，激光还可用于制造业，如激光切割、激光焊接和激光打印等。

激光原理复习自整理详解激光（Laser）是指将电能、化学能、光能等不同形式的能量转化为相干单色光束的一种装置。

激光器可精密控制光的时间、空间强度分布，因此被广泛应用于科学研究、医疗、通信、制造等领域。

激光的产生是基于光放大原理和光产生原理。

光放大原理即光在经过光学放大介质时，通过受激辐射过程放大而得到激光。

光产生原理则是指在光学放大介质中，通过受激辐射过程得到的初级激光，再经过多次光放大过程最终得到激光。

下面就详细介绍激光的产生原理。

1.激光器的组成激光器主要由光学谐振腔、激光介质和泵浦源三部分组成。

-光学谐振腔：用于延长光在激光器中的传播距离，增强激光的反射和放大效应。

-激光介质：负责将入射光转化为激光的介质，常见的激光介质有气体、固体和液体等。

-泵浦源：为激光介质提供能量，使其处于各能级的适当分布。

2.可逆过程和受激辐射受激辐射是产生激光的基本原理之一、当激光介质从低能级跃迁到高能级时，如果有一束与该过程产生的光子完全匹配的入射光通过，该过程将被增强。

这是一种受激辐射过程，其与自发辐射（即自发跃迁）形成了对称关系。

3.反射和放大过程激光器中的光线会在光学谐振腔内被多次反射，导致光线的衰减和放大。

谐振腔中有两个镜子，其中一个镜子是半透明的，称为输出镜，另一个镜子是全反射的，称为输入镜。

-当光线经过输出镜时，一部分光经过透射，成为激光器的输出光。

经过透射的光具有激光的特性，即单色、相干和定向等。

-另一部分光线经过反射，回到激光介质中，形成了反射光。

反射光在激光介质中被吸收、放大，然后再次被反射。

这个过程中，入射光不断放大，最终形成激光。

激光产生的过程可以概括为：泵浦源提供能量给激光介质，使其处于激发态；谐振腔内的光经过多次的反射和放大，形成激光。

总之，激光产生的原理是基于光放大和受激辐射过程，通过泵浦源提供能量给激光介质，经过光学谐振腔的多次反射和放大，最终形成相干单色激光。

激光具有独特的光学特性，广泛应用于各个领域。