激光系列实验

一、实验目的1. 了解激光加工的基本原理和工艺过程。

2. 掌握激光切割、焊接、打标等加工技术的操作方法和技巧。

3. 熟悉激光加工设备的操作规程和维护保养知识。

4. 培养实际操作能力和工程应用意识。

二、实验内容1. 激光切割实验2. 激光焊接实验3. 激光打标实验三、实验设备1. 激光切割机2. 激光焊接机3. 激光打标机4. 数控机床5. 激光加工辅助设备四、实验步骤1. 激光切割实验（1）检查设备状态，确保激光切割机正常运行。

（2）根据实验要求，设置切割参数，如激光功率、切割速度、切割路径等。

（3）将待切割材料放置在切割机平台上，调整位置和角度。

（4）启动激光切割机，进行切割实验。

（5）观察切割效果，分析切割参数对切割质量的影响。

2. 激光焊接实验（1）检查设备状态，确保激光焊接机正常运行。

（2）根据实验要求，设置焊接参数，如激光功率、焊接速度、焊接路径等。

（3）将待焊接材料放置在焊接机平台上，调整位置和角度。

（4）启动激光焊接机，进行焊接实验。

（5）观察焊接效果，分析焊接参数对焊接质量的影响。

3. 激光打标实验（1）检查设备状态，确保激光打标机正常运行。

（2）根据实验要求，设置打标参数，如激光功率、打标速度、打标路径等。

（3）将待打标材料放置在打标机平台上，调整位置和角度。

（4）启动激光打标机，进行打标实验。

（5）观察打标效果，分析打标参数对打标质量的影响。

五、实验结果与分析1. 激光切割实验实验结果表明，激光切割加工具有以下特点：（1）切割速度快，加工效率高。

（2）切割精度高，切割边缘光滑。

（3）切割质量好，材料表面无污染。

2. 激光焊接实验实验结果表明，激光焊接加工具有以下特点：（1）焊接速度快，焊接效率高。

（2）焊接质量好，焊缝平滑，无熔渣。

（3）焊接热影响区小，材料性能不受影响。

3. 激光打标实验实验结果表明，激光打标加工具有以下特点：（1）打标速度快，加工效率高。

（2）打标精度高，打标图案清晰。

实验名称：激光特性实验一、实验目的1. 了解激光的基本原理和特性；2. 掌握激光器的使用方法和操作技巧；3. 通过实验，加深对激光原理和特性的理解。

二、实验原理激光是一种高度相干的光，具有单色性好、方向性好、亮度高和能量密度大等特点。

激光器是产生激光的装置，其工作原理基于受激辐射。

本实验主要研究激光的单色性、方向性和亮度。

三、实验仪器与材料1. 激光器：He-Ne激光器；2. 激光电源；3. 光具座；4. 光栅；5. 光屏；6. 光电池；7. 照相机；8. 精密计时器；9. 实验数据记录表。

四、实验步骤1. 将激光器安装在光具座上，确保激光器水平稳定；2. 将光栅固定在光具座上，使其与激光束垂直；3. 将光屏放在光具座另一端，与光栅平行；4. 开启激光电源，调节激光器输出功率，观察激光束在光屏上的光斑；5. 改变光栅与光屏之间的距离，观察光斑的变化，记录数据；6. 利用光电池测量激光束的光强，记录数据；7. 利用照相机拍摄激光束的光斑，记录图像；8. 利用精密计时器测量激光束的持续时间，记录数据。

五、实验数据及处理1. 光栅与光屏之间的距离：d = 1.5 m；2. 激光束光斑直径：D = 0.5 mm；3. 激光束光强：I = 5 mW；4. 激光束持续时间：T = 10 ns；5. 激光束光斑图像。

六、实验结果与分析1. 通过实验，观察到激光束在光屏上的光斑清晰、明亮，说明激光具有良好的方向性和亮度；2. 随着光栅与光屏之间距离的增加，光斑直径逐渐增大，说明激光具有良好的单色性；3. 通过测量光强，验证了激光束的能量密度较大；4. 通过测量激光束的持续时间，验证了激光束具有极快的脉冲特性。

七、实验结论通过本次实验，我们了解了激光的基本原理和特性，掌握了激光器的使用方法和操作技巧。

实验结果表明，激光具有良好的方向性、单色性、亮度和能量密度，具有广泛的应用前景。

八、实验注意事项1. 实验过程中，确保激光器水平稳定，避免激光束发生偏移；2. 操作激光器时，注意安全，避免激光束直射眼睛；3. 实验结束后，关闭激光电源，清理实验场地。

激光专业实验（四） 精密位移量的激光干涉测量方法一、实验目的：1、了解激光干涉测量的原理2、掌握微米及亚微米量级位移量的激光干涉测量方法3、了解激光干涉测量方法的优点和应用场合 二、实验原理本实验采用泰曼－格林（Twyman-Green ）干涉系统，T －G 干涉系统是著名的迈克尔逊白光干涉仪的简化。

用激光为光源，可获得清晰、明亮的干涉条纹，其原理如图1所示。

图1 T －G 干涉系统激光通过扩束准直系统L 1提供入射的平面波（平行光束）。

设光轴方向为Z 轴，则此平面波可用下式表示： i k z Ae Z U =)( (1)式中A −−平面波的振幅，λπ2=k 为波数，λ−−激光波长此平面波经半反射镜BS 分为二束，一束经参考镜M 1，反射后成为参考光束，其复振幅U R 用下式表示)(R R z R R e A U φ⋅=(2)式中A R −−参考光束的振幅，φR （z R ）−−参考光束的位相，它由参考光程z R 决定。

另一束为透射光，经测量镜M 2反射，其复振幅U t ，用下式表示： )(t t z i t t e A U φ⋅=(3)式中A t −−测量光束的振幅，φt （z t ）−−测量光束的位相，它由测量光程Z t 决定。

此二束光在BS 上相遇，由于激光的相干性，因而产生干涉条纹。

干涉条纹的光强I(x,y)由下式决定*⋅=U U y x I ),( (4)式中***+=+=t Rt R U U U U U U ,，而U*，U R *，U t *为U ，U R ，U t 的共轭波。

当反射镜M 1与M 2彼此间有一交角2θ，并将式(2)，式(3)代入式(4)，且当θ较小，即sin θ≅θ时，经简化可求得干涉条纹的光强为：)2c o s1(2),(0θkl I y x I += (5) 式中I 0−−激光光强，l −−光程差，t R z z l -=。

式(5)说明干涉条纹由光程差l 及θ来调制。

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。

使用激光技术的物理实验技术使用方法激光技术是现代物理实验中广泛应用的一项重要工具，它具有独特的特点和广阔的应用领域。

本文将介绍一些常见的物理实验使用激光技术的方法，并探讨其在实验中的应用。

一、激光干涉实验激光干涉实验是一种基于激光的干涉现象进行研究的实验方法。

通过使用激光器和分束器，可以产生出非常稳定和单色的激光光束，从而使得干涉条纹更加清晰和稳定。

激光干涉实验在精密测量、光学元件表征和光学材料性能研究等领域都有着广泛的应用。

二、激光光谱实验激光光谱实验是通过激光技术将样品激发产生的光谱进行研究的一种方法。

激光光谱实验可以使用激光来激发样品分子或原子的特定能级跃迁，然后测量产生的特定波长的荧光或吸收谱线。

激光光谱实验在分子结构研究、材料表征和环境污染监测等方面具有重要应用价值。

三、激光冷却实验激光冷却实验是利用激光技术将气体或原子束冷却到极低温度的一种实验方法。

通过激光束对气体或原子束进行辐射，可以使其动能减小，从而达到冷却效果。

激光冷却实验在量子物理、原子物理和凝聚态物理等领域都有着重要的应用，尤其对于研究玻色-爱因斯坦凝聚等超冷原子现象起到了关键作用。

四、激光干扰实验激光干扰实验是一种利用激光光束对物体进行探测和成像的实验方法。

通过对射入物体的激光光束进行探测，可以获得物体的形状和表面特征的信息。

激光干扰实验在光学成像和精密测量中有着广泛的应用，如激光干涉断层扫描成像技术在医学影像学中的应用。

五、激光光刻实验激光光刻实验是利用激光技术对光敏材料进行加工的一种方法。

通过对光敏材料进行激光照射和化学处理，可以制造出微米级别的结构和器件。

激光光刻实验在集成电路制造、微纳加工和光子学器件制备等领域都有着重要的应用，是现代电子和光学工业中不可或缺的一项技术。

六、激光原子束实验激光原子束实验是利用激光束对原子束进行控制和操纵的一种方法。

通过对原子束进行激光辐射，可以改变原子束的运动和内部能级结构，从而实现对原子束的操控。

五年级下《激光》科学实验教案探究科学课程是培养学生科学素养的重要途径，而科学实验则是培养学生理性思维和实践能力的重要手段。

科学实验教案是科学实验教学的重要工具，它可以指导教师教学和学生实验，同时也可以促进学生的思维和创新。

本文就五年级下《激光》科学实验教案进行探究，并以探究方法为串联教学内容，最终达到提高学生科学素养的目的。

一、教学目的与教材分析本次实验以五年级下《激光》为教材，旨在通过实验体验，让学生初步了解激光并重点了解激光光线的直线特性。

本次实验将引导学生针对实际问题进行观察、思考和实验探究，从而培养学生的科学思维和实践能力。

二、教学重点和难点本次实验的教学重点是激光光线的直线特性，也即教师需要引导学生认识到激光是一种特殊的光线，与普通的光线不同之处在于激光光线有较强的直线特性。

教学难点是如何进行实验设计和计量。

三、教学方法与过程（一）引入教师先向学生简要介绍激光与普通光线的区别，并由此展开激光课程的主题，激发学生的兴趣。

然后提出一个问题，即在日常生活中有什么需要用到激光的地方，通过引出问题能够激发孩子的思考和好奇心，加深他们对“激光”的认识和兴趣，同时让学生了解到我们生活中已经广泛应用了激光，例如光盘的读取、商场的安全检测等。

（二）实验探究实验器材：纸箱、玻璃杯、手电筒、合适长度的直尺、一支激光笔、一张白纸实验过程：1、制作光路将手电筒放入纸箱中，上下向侧面开一小口，从中传出的光线进行透过玻璃杯并激光按照直线传导的过程。

实验还需用到直尺以测定光线的直线传导长度。

2、实验步骤①用铅笔在玻璃杯上勾勒出激光照射出来的轮廓，再把玻璃杯拿掉。

②让一名同学握住激光笔，在玻璃杯照射出的点处向纸上按压激光笔，记录下激光笔的位置。

③改变激光笔的位置和照射角度，重新进行实验，记录下所有测量数据。

3、实验记录根据不同的组合测量，记录下激光光路的长度数据，并分析光线走向是否符合直线光传导的特性。

（三）实验讨论将孩子刚刚记录下的数据放到白纸上进行图形展示和讨论，看看实验结果是否符合直线光传导的特性。

一、实验目的1. 观察并验证光的衍射现象；2. 掌握单缝衍射和双缝衍射的实验原理和方法；3. 学习测量光强分布和计算单缝宽度。

二、实验原理1. 光的衍射现象：当光波遇到障碍物或通过狭缝时，会发生偏离直线传播的现象，这种现象称为光的衍射。

衍射现象是波动光学中的一个重要现象。

2. 单缝衍射：当光波通过一个狭缝时，会发生衍射现象，形成明暗相间的衍射条纹。

根据夫琅禾费衍射理论，单缝衍射的光强分布公式为：\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin\left(\frac{\pi a\sin\theta}{\lambda}\right)}{\frac{\pi a \sin\theta}{\lambda}}\right)^2 \]其中，\( I(\theta) \)为衍射角为\(\theta\)处的光强，\( I_0 \)为中央明纹处的光强，\( a \)为狭缝宽度，\( \lambda \)为入射光的波长。

3. 双缝衍射：当光波通过两个狭缝时，会发生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。

根据干涉理论，双缝衍射的光强分布公式为：\[ I(\theta) = I_0 \left(\frac{\sin\left(\frac{\pi d\sin\theta}{\lambda}\right)}{\frac{\pi d \sin\theta}{\lambda}}\right)^2 \]其中，\( I(\theta) \)为衍射角为\(\theta\)处的光强，\( I_0 \)为中央明纹处的光强，\( d \)为两个狭缝之间的距离，\( \lambda \)为入射光的波长。

三、实验仪器与设备1. 激光器：He-Ne激光器；2. 单缝狭缝板；3. 双缝狭缝板；4. 衍射屏；5. 光强测量装置；6. 测量尺；7. 计算器。

四、实验步骤1. 将激光器、单缝狭缝板、衍射屏和光强测量装置依次连接好，确保装置稳定。

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。