13-8_激光

激光的安全等级激光的安全等级2010-10-11 13：18能量高度集中的激光光束有可能对人体造成损害，如眼睛或皮肤。

所以，国际电子技术委员会IEC(International Electrotechical Commission)和食品及药品管理局FDA(Food and Drug Administration)对激光设备的安全性，按其激光输出值的大小进行了分类。

正规生产激光设备，其安全等级均应按FDA或IEC标准进行标注。

IEC标准将激光设备分为五个等级，分别称为Class1,Class2,Class3A,Class3B,Class4。

例如，Class1级激光设备，在"可预见的工作条件下"是一种安全设备；而Class4级的激光设备，则是可能生成有害的漫反射的设备，会引起皮肤的灼伤乃至火灾，使用中应特别小心。

Class I：低输出激光(功率小于0.4mW)，不论何种条件下对眼睛和皮肤，都不会超过MPE值，甚至通过光学系统聚焦后也不会超过MPE值。

可以保证设计上的安全，不必特别管理。

典型应用如激光教鞭，CD播放机，CD-ROM设备，地质勘探设备和实验室分析仪器等。

Class II：低输出的可视激光(功率0.4mW-1mW)，人闭合眼睛的反应时间为0.25秒，用这段时间算出的曝光量不可以超过MPE值。

通常1mW以下的激光，会导致晕眩无法思考，用闭合眼睛来保护，不能说完全安全，不要直接在光束内观察，也不要用Class II激光直接照射别人的眼睛，避免用远望设备观察Class II激光。

典型应用如课堂演示，激光教鞭，瞄准设备和测距仪等。

Class III：中输出激光，光束若直接射入眼睛，会产生伤害，基于某些安全的理由，进一步分为IIIA和IIIB级。

IIIA级为可见光的连续激光，输出为1-5mW的激光束，光束的能量密度不要超过25W/m-m，避免用远望设备观察IIIA激光，这样可能增大危险。

思考练习题11． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？答：粒子数分别为：188346341105138.21031063.6105.01063.61⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯==---λνc h q n 239342100277.51031063.61⨯=⨯⨯⨯==-νh q n2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。

(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？答：（1）(//m n E E m m kTn n n g e n g --=）则有：1]3001038.11031063.6exp[2393412≈⨯⨯⨯⨯⨯-==---kT h e n n ν（2）K T Te n n kT h 3623834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[⨯=⇒=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-==----ν3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。

设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。

求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？答：（1）1923181221121011.3]27001038.11064.1exp[4----⨯=⨯⨯⨯-⨯=⇒=⋅⋅n n e g n g n kTh ν且202110=+n n 可求出312≈n（2）功率＝W 918810084.51064.13110--⨯=⨯⨯⨯4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比q q 激自1=2000，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ⋅⨯=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求q q 激自为若干？ 答：（1）3173436333/10857.31063.68)106.0(2000188m s J h h c q q ⋅⨯=⇒⨯⨯⨯=⇒=---ννννρρπρπλρνπ＝自激（2）943436333106.71051063.68)106328.0(88⨯=⨯⨯⨯⨯⨯==---πρπλρνπννh h c q q ＝自激5．在红宝石Q 调制激光器中，有可能将全部Cr 3＋(铬离子)激发到激光上能级并产生巨脉冲。

思 考 题13-1.单色光从空气射入水中，则（ ）（A ）频率、波长和波速都将变小 （B ）频率不变、波长和波速都变大 （C ）频率不变，波长波速都变小 （D ）频率、波长和波速都不变 答：频率ν不变，nλλ=，vcn =，而水空气n n <，故选（C ） 13-2.如图所示，波长为λ的单色平行光垂直入射到折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜上，薄膜上下两边透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已 知n 1<n 2， n 2>n 3，则从薄膜上下两表面反射的两光束的光程差是( )(A)2en 2。

(B) 2en 2+2λ。

(C) 2en 2-λ。

(D) 2en 2+22n λ。

答：由n 1<n 2， n 2>n 3可知，光线在薄膜上下两表面反射时有半波损失，故选(B)。

13-3 来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光，照射在同一区域内，是不能产生干涉花样的，这是由于（ ）(A) 白光是由许多不同波长的光构成的。

(B) 来自不同光源的光，不能具有正好相同的频率。

(C) 两光源发出的光强度不同。

(D) 两个光源是独立的，不是相干光源。

答：普通的独立光源是非相干光源。

选（D ）。

13-4在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是( ) (A)使屏靠近双缝。

(B)使两缝的间距变小。

(C)把两个缝的宽度稍微调窄。

(D)改用波长较小的单色光源。

答：由条纹间距公式af x λ2=∆，可知选（B ）。

13-5.在杨氏双缝实验中，如以过双缝中点垂直的直线为轴，将缝转过一个角度α，转动方向如图所示，则在屏幕上干涉的中央明纹将( )(A)向上移动 (B)向下移动 (C)不动 (D)消失答：中央明纹出现的位置是光通过双缝后到屏幕上光程差为0的地方，故选（A ） 13-6.在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一条缝，若玻璃纸中的光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（ ）(A) 仍为明条纹思考题13-5图(B) 变为暗条纹(C) 既非明条纹，也非暗条纹(D) 无法确定是明条纹还是暗条纹 答：明条纹和暗条纹光程差2λ，故选(B)。

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。

物理教案－激光一、教学目标1.了解激光的定义和特点；2.掌握激光的主要产生原理和结构；3.理解激光的传播和作用；4.学会利用激光进行实际应用。

二、教学内容1.激光的定义和特点；2.激光的产生原理和结构；3.激光的传播和作用；4.激光的实际应用。

三、教学重点1.掌握激光的定义和特点；2.理解激光的产生原理和结构；3.理解激光的传播和作用。

四、教学难点1.理解激光的产生原理和结构；2.理解激光的传播和作用。

五、教学方法1.授课法：教师利用教案进行激光的知识讲解；2.实验法：学生通过激光实验，亲身感受激光的产生和传播。

六、教学过程1. 激光的定义和特点教师首先向学生介绍激光的定义和特点。

激光是指具有高相干性、高单色性、高亮度的光束，具有高度直向、集中能量、窄束以及纳秒到皮秒级别的短脉冲等特点。

通过简短的讲解和例子，让学生对激光有初步的了解。

2. 激光的产生原理和结构教师详细介绍激光的产生原理和结构。

激光的产生主要通过激发介质原子或分子的能级跃迁，使其形成激光光子。

同时，激光器通常由激光介质、激发源、反射镜和输出装置组成。

通过示意图和具体的实验，让学生理解激光的产生原理和结构。

3. 激光的传播和作用教师介绍激光的传播和作用。

激光具有高度直向的特点，能够准确地传播并聚焦在一个小的区域内，因此在科学研究、医疗、通信、材料加工等领域有广泛的应用。

通过具体的实例和案例，让学生了解激光的传播和作用。

4. 激光的实际应用教师向学生介绍激光的实际应用。

激光在各个领域有丰富的应用，如激光打印机、激光切割机、激光治疗仪等。

通过案例的讲解和实际观摩，让学生了解激光的实际应用。

七、教学评估通过教学过程中的互动问答和实验操作，教师可以对学生的学习情况进行及时评估。

同时，设置小组作业和课后作业，让学生进一步巩固和应用所学知识。

八、教学反思本节课教学内容较为抽象，需要通过具体的实例和实验进行辅助教学。

在教学过程中，应注重与学生的互动，鼓励学生提问和讨论。