激光原理及应用实验报告(有详细答案)

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。

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、实习背景随着科技的发展，激光技术在各个领域的应用越来越广泛。

为了提高自身对激光技术的了解和应用能力，我在XX激光科技有限公司进行了为期两周的实习。

在这两周的时间里，我深入了解了激光技术的原理、应用及操作方法，积累了丰富的实践经验。

二、实习内容1. 激光技术原理学习实习的第一周，我主要学习了激光技术的原理。

通过学习，我了解到激光是一种高度集中的光，具有单色性好、方向性好、相干性好、亮度高等特点。

激光技术在工业、医疗、科研等领域具有广泛的应用。

2. 激光设备操作实习的第二周，我开始接触激光设备。

在师傅的指导下，我学会了如何操作激光设备，包括激光切割机、激光焊接机等。

在操作过程中，我掌握了激光设备的调试、安全注意事项及故障排除方法。

3. 激光加工应用在实习过程中，我参与了多个激光加工项目。

以下为部分项目简介：（1）激光切割：我参与了金属板材的激光切割项目，学会了如何根据图纸要求设置切割参数，如切割速度、切割功率等，确保切割质量。

（2）激光焊接：我参与了金属制品的激光焊接项目，掌握了焊接参数的设置方法，如焊接速度、焊接功率、保护气体流量等，保证了焊接质量。

（3）激光打标：我参与了产品的激光打标项目，学会了如何设置打标参数，如打标速度、打标功率、打标深度等，确保打标效果。

4. 激光加工安全与防护在实习过程中，我深知激光加工的安全与防护至关重要。

因此，我学习了激光加工过程中的安全操作规程，掌握了防护措施，如佩戴防护眼镜、保持安全距离等。

三、实习收获1. 提高了自身对激光技术的认识，了解了激光技术在各个领域的应用。

2. 掌握了激光设备的操作方法，积累了丰富的实践经验。

3. 学会了激光加工过程中的安全操作规程，提高了安全意识。

4. 培养了团队协作精神，提高了沟通能力。

四、实习体会通过这次实习，我深刻认识到激光技术在现代社会的重要性。

激光技术具有广泛的应用前景，掌握激光技术将为我国经济发展做出贡献。

在今后的学习和工作中，我将努力提高自身技能，为我国激光事业的发展贡献自己的力量。

激光实验报告he-ne激光器模式分析一．实验目的与要求目的：使学生了解激光器模式的形成及特点，加深对其物理概念的理解；通过测试分析，掌握模式分析的基本方法。

对本实验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。

要求：用共焦球面扫描干涉仪测量he-ne激光器的相邻纵横模间隔，判别高阶横模的阶次；观察激光器的频率漂移记跳模现象，了解其影响因素；观察激光器输出的横向光场分布花样，体会谐振腔的调整对它的影响。

二．实验原理1.激光模式的一般分析由光学谐振腔理论可以知道，稳定腔的输出频率特性为：vmnq?l1/21lc[q?(m?2n?1)]cos-1[(1—)(1—)] r2?r12?l (17)其中：l—谐振腔长度； r1、r2—两球面反射镜的曲率半径；q—纵横序数； m、n—横模序数；η—腔内介质的折射率。

横模不同（m、n不同），对应不同的横向光场分布（垂直于光轴方向），即有不同的光斑花样。

但对于复杂的横模，目测则很困难。

精确的方法是借助于仪器测量，本实验就是利用共焦扫描干涉仪来分析激光器输出的横模结构。

由（17）式看出，对于同一纵模序数，不同横模之间的频差为：mn:mn?ll1/2 c1(?mn)cos-1[（1－）(1－)] （18） r1r22?l?其中：δm=m－m′；δn=n－n′。

对于相同的横模，不同纵模间的频差为q:q?c?q 2?l 其中：δq=q－q′，相邻两纵模的频差为q?c 2?l （19）由（18）、（19）式看出，稳定球面腔有如图2—1的频谱。

（18）式除以（19）式得ll?mn:mn1?(?m??n)cos-1[(1－)(1－)]1/2 r1r2??q?（20）设：mn:mnq ； s=1?cos-1[(1－ll)(1?)]1/2 r1r2 δ表示不同的两横模（比如υ00与υ比，于是（20）式可简写作： 10）之间的频差与相邻两纵模之间的频差之(?m??n)?? s （21）只要我们能测出δ，并通过产品说明书了解到l、r1、r2（这些数据生产厂家常给出），那么就可以由（21）式求出（δm+δn）。

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。

一、实验名称激光医学实验二、实验目的1. 了解激光在医学领域的应用。

2. 掌握激光医学实验的基本操作方法。

3. 分析激光对生物组织的影响。

三、实验原理激光是一种高度集中的光束，具有单色性、方向性好、亮度高、相干性强等特点。

在医学领域，激光广泛应用于切割、凝固、烧灼、消毒、美容等方面。

四、主要仪器与试剂1. 激光治疗仪2. 光功率计3. 生物组织样品4. 显微镜5. 激光切割刀片6. 激光凝固器7. 激光烧灼器8. 生理盐水9. 纱布五、实验步骤1. 激光切割实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。

（2）打开激光治疗仪，调整激光功率至合适值。

（3）将激光切割刀片放置在生物组织样品上，启动激光切割功能。

（4）观察激光切割过程中的生物组织变化，记录实验数据。

（5）用显微镜观察切割后的生物组织，分析激光切割效果。

2. 激光凝固实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。

（2）打开激光凝固器，调整激光功率至合适值。

（3）将激光凝固器放置在生物组织样品上，启动激光凝固功能。

（4）观察激光凝固过程中的生物组织变化，记录实验数据。

（5）用显微镜观察凝固后的生物组织，分析激光凝固效果。

3. 激光烧灼实验（1）将生物组织样品固定在载玻片上，置于显微镜下观察。

（2）打开激光烧灼器，调整激光功率至合适值。

（3）将激光烧灼器放置在生物组织样品上，启动激光烧灼功能。

（4）观察激光烧灼过程中的生物组织变化，记录实验数据。

（5）用显微镜观察烧灼后的生物组织，分析激光烧灼效果。

六、实验结果与分析1. 激光切割实验实验结果显示，激光切割后的生物组织边缘整齐，切割深度适中，无明显损伤。

激光切割过程中，生物组织样品出现收缩、炭化等现象。

2. 激光凝固实验实验结果显示，激光凝固后的生物组织呈现凝固状态，凝固区域界限清晰，无明显损伤。

激光凝固过程中，生物组织样品出现收缩、炭化等现象。

3. 激光烧灼实验实验结果显示，激光烧灼后的生物组织呈现烧灼状态，烧灼区域界限清晰，无明显损伤。

激光原理及应用实验报告（有详细答案）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。

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。

实验日期：2023年11月15日实验地点：物理实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解激光的基本原理和光学特性。

2. 掌握激光器的基本操作和调整方法。

3. 学习激光干涉和衍射现象的实验原理和测量方法。

4. 分析激光干涉和衍射实验数据，验证相关理论。

二、实验原理1. 激光原理：激光是一种具有高度相干性和单色性的光。

它由激光器产生，激光器通常由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。

2. 干涉现象：当两束或多束相干光相遇时，会发生干涉现象。

干涉现象可以分为相长干涉和相消干涉。

3. 衍射现象：当光波遇到障碍物或狭缝时，会发生衍射现象。

衍射现象可以分为单缝衍射和多缝衍射。

三、实验仪器1. 激光器：He-Ne激光器2. 分光计3. 干涉仪4. 衍射仪5. 光功率计6. 计算器四、实验步骤1. 激光器调整：将激光器安装在实验台上，调整激光器的输出功率和光束方向。

2. 干涉实验：- 将干涉仪安装在分光计上，调整分光计的角度。

- 将激光束分成两束，一束照射到分光计的反射镜上，另一束照射到干涉仪的参考镜上。

- 调整干涉仪的移动平台，观察干涉条纹的变化，记录下干涉条纹的间距和位置。

3. 衍射实验：- 将衍射仪安装在分光计上，调整分光计的角度。

- 将激光束照射到衍射仪的狭缝上，观察衍射条纹的变化，记录下衍射条纹的间距和位置。

4. 数据记录与分析：记录下实验数据，包括干涉条纹间距、衍射条纹间距、激光器输出功率等。

根据实验数据，分析激光干涉和衍射现象，验证相关理论。

五、实验结果与分析1. 干涉实验结果：通过调整干涉仪的移动平台，观察到干涉条纹的变化。

根据干涉条纹间距和位置，计算出干涉条纹的间距和相位差。

2. 衍射实验结果：通过调整分光计的角度，观察到衍射条纹的变化。

根据衍射条纹间距和位置，计算出衍射条纹的间距和衍射角度。

3. 数据分析：根据实验数据，分析激光干涉和衍射现象，验证相关理论。

例如，通过计算干涉条纹间距和相位差，验证干涉条纹的等间距规律；通过计算衍射条纹间距和衍射角度，验证衍射条纹的等间距规律。

一、实习背景随着科技的飞速发展，激光技术在我国各行各业中的应用越来越广泛。

为了更好地了解激光技术的实际应用，提高自己的专业技能，我参加了为期两周的激光实习。

本次实习主要在我校激光加工实验室进行，实习期间，我在导师的指导下，对激光技术的基本原理、激光加工设备、激光加工工艺等方面进行了深入学习。

二、实习目的1. 了解激光技术的基本原理和激光加工设备；2. 掌握激光加工工艺，提高实际操作能力；3. 培养团队合作精神，提高综合素质。

三、实习内容1. 激光技术基本原理在实习的第一周，我学习了激光技术的基本原理。

激光是一种具有高度相干性、单色性和方向性的光，其产生过程是受激辐射。

激光器的类型主要有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。

通过学习，我对激光的产生、传播和作用有了初步的认识。

2. 激光加工设备实习期间，我了解了多种激光加工设备，包括激光切割机、激光焊接机、激光打标机等。

通过实地操作，我对设备的结构、工作原理和操作方法有了深入了解。

3. 激光加工工艺激光加工工艺主要包括激光切割、激光焊接、激光打标等。

在实习过程中，我学习了激光切割工艺，掌握了切割参数的设置、切割过程的质量控制等。

4. 实际操作在实习的第二周，我在导师的指导下进行了实际操作。

我参与了激光切割机的调试、激光焊接机的操作和激光打标机的编程。

通过实际操作，我提高了自己的动手能力和解决问题的能力。

四、实习心得1. 激光技术具有广泛的应用前景。

在实习过程中，我了解到激光技术在航空、航天、汽车、电子、医疗等行业中都有广泛应用，这对于我今后的职业发展具有重要意义。

2. 实习过程中，我认识到团队合作的重要性。

在实验室里，我与同学们共同探讨问题、分享经验，这种团队协作精神使我受益匪浅。

3. 实习让我明白了理论与实践相结合的重要性。

在实习过程中，我不仅学到了理论知识，还通过实际操作提高了自己的技能。

4. 实习让我更加明确了自己的职业规划。

通过这次实习，我对激光加工行业有了更深入的了解，为自己的未来职业发展奠定了基础。

激光原理及应⽤章部分课后答案激光原理及应⽤部分课后答案1-4为使He-Ne 激光器的相⼲长度达到1KM ，它的单⾊性0λλ?应是多少？2-2当每个模式内的平均光⼦数（光⼦简并数）⼤于1时，以受激辐射为主。

2-3如果激光器和微波激射器分别在um 10=λm 500n =λ和z 3000MH =ν输出1W 连续功率，问美秒从激光上能级向下能级跃迁的粒⼦数是多少？2-4当⼀对激光能级为E2和E1（f1=f2），相应的频率为v （波长为λ），能级上的粒⼦数密度分别为n2和n1,q 求：（1）当v=3000MHZ ，T=3000K 时，n2/n1=？（2）当λ=1um ，T=3000K 时，n2/n1=？（3）当λ=1um ，n2/n1=0时，温度T=？解：2-5激发态的原⼦从能级E2跃迁到E1时，释放出λ=5um的光⼦，求这个两个能级的能量差。

若能级E1和E2上的原⼦数分别为N1和N2，试计算室温T=300K的N2/N值。

2-7如果⼯作物质的某⼀跃迁是波长为100nm的远紫外光，⾃发辐射跃迁概率1621s10-=A，试问：（1）改跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B21是多少？（2）为使受激辐射跃迁概率⽐⾃发辐射跃迁概率⼤三倍，腔内的单⾊能量密度νρ应为多少？2-9某⼀物质受光照射，沿物质传播1mm的距离时被吸收了1%，如果该物质的厚度是0.1m,那么⼊射光中有百分之⼏能通过该物质？并计算该物质的吸收系数α。

2-10激光在0.2m 长的增益介质中往复运动过程中，其增强了30%。

求该介质的⼩信号增益系数0G 。

假设激光在往复运动中没有损耗。

3-2CO2激光器的腔长L=100cm,反射镜直径D=1.5cm,两镜的光强反射系数分别为r1=0.985,r2=0.8.求由衍射损耗及输出损耗所分别引起的δ，τ。

3-4，分别按下图中的往返顺序，推导近轴光线往返⼀周的光学变换矩阵???? ?D C B A ，并证明这两种情况下的）（D A +21相等。

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。

《激光原理及应用》习题参考答案思考练习题11•解答：设每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数为n 。

单个光子的能量：g = h v = he / Z 连续功率：p 二n ； 则,n = p/ ；a.对发射■ = 0.5000的光:p 1 0.5000 10-6 n — —he 6.63 10 ⑶ 3.0 108-2.514 1018(个)b.对发射、• = 3000 MHz 的光_________ 16.63 10 "4 3000 106= 5.028 1023(个)E 2 a 匹Tn 1hv些=小-1n 1hc 3T6.26 103(K)'■ ln 匹3.解答：(1) 由玻耳兹曼定律可得_E 2 -E 1e '丁 , m/g20且4g 1 =g 2, m • n 2 =10代入上式可得: n 2 :30 (个)(2 )由 (a ), (b ) ,(c)式可得:2.解答:E 2 - E<| = h..(a).(b) (1 )由 ■■■. = c/ ■ .......(a ), (b )式可得:.(c)n 2 /g 2(2) p =108 n 2(E 2 -EJ =5.028 10-(W) 4•解答：(1)由教材(1-43)式可得e kT —1因此：fT ' =2.82kh ，hc同样可求得： 一丄 =4.96九m kT故' m - m = 0.568c8h1 3 A-2000J s/m 3 -3.860 10, J s/m 3 (0.6328 10冷3 5.0 10*8- 6.63 10 ^4= 7.592 10 5•解答：(1)红宝石半径 r = 0.4cm ，长L -8cm ，铬离子浓度匸=2 1018cm‘，发射波长• =0.6943 10 “m ，巨脉冲宽度 -T = 10 ns 则输出最大能量2 ,、he18E - (：r L) 2 1034826.63 1030 108二 0.42 86(J)二 2.304(J)0.6943 10」脉冲的平均功率:P =E /.「23041010"2.304 叫) (2)自发辐射功率 _ hcN 2heP (兀r 2L)Q 自皿z-X663计 3° IO 8 *1。

激光原理与技术课后答案激光技术作为一种高科技技术，已经在各个领域得到了广泛的应用，包括医疗、通信、制造业等。

激光的应用范围越来越广，因此对激光原理和技术的深入了解显得尤为重要。

下面是一些关于激光原理与技术的课后答案，希望能帮助大家更好地理解和掌握这一技术。

1. 什么是激光？激光的产生原理是什么？激光是一种特殊的光，它具有高度的单色性、方向性和相干性。

激光的产生原理是利用激发态原子或分子受到外界能量激发后，通过受激辐射产生的一种特殊的光。

2. 激光的特点有哪些？激光具有高亮度、高单色性、高方向性和高相干性的特点。

这些特点使得激光在各个领域有着广泛的应用，比如在医疗领域可以用于手术切割，通信领域可以用于光纤通信，制造业可以用于激光打印和激光切割等。

3. 请简要描述激光器的工作原理。

激光器是将受激辐射过程放大后的光源。

它的工作原理是通过外界能量激发原子或分子，使其处于激发态，然后通过受激辐射产生的光在光学谐振腔中来回反射，最终形成激光输出。

4. 什么是激光共振腔？它的作用是什么？激光共振腔是激光器中的一个重要部件，它由两个反射镜构成。

它的作用是在两个反射镜之间形成光学谐振腔，使得受激辐射产生的光在腔内来回反射，最终形成激光输出。

5. 请简要描述激光的应用领域。

激光在医疗、通信、制造业等领域有着广泛的应用。

在医疗领域，激光可以用于手术切割、皮肤治疗等；在通信领域，激光可以用于光纤通信；在制造业中，激光可以用于激光打印、激光切割等。

6. 请简要介绍激光在医疗领域的应用。

在医疗领域，激光可以用于手术切割、皮肤治疗、癌症治疗等。

由于激光具有高度的精确性和可控性，因此在医疗领域有着广泛的应用前景。

7. 请简要介绍激光在通信领域的应用。

在通信领域，激光可以用于光纤通信。

由于激光具有高度的方向性和单色性，因此可以在光纤中传输更多的信息，使得通信更加高效和稳定。

8. 请简要介绍激光在制造业中的应用。

在制造业中，激光可以用于激光打印、激光切割、激光焊接等。

1. 理解激光的产生原理，掌握固体激光器的工作机制。

2. 熟悉固体激光器的基本组成及其工作过程。

3. 学习使用激光器进行实验操作，观察激光输出特性。

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、单色性好、方向性强的光。

固体激光器是利用固体激光材料作为工作物质的激光器，具有体积小、使用方便、输出功率大等特点。

固体激光器的工作原理如下：1. 激活离子吸收外界能量（如光、电、声等）后，从低能态跃迁到高能态，形成激发态。

2. 激发态的粒子是不稳定的，会自发地回到低能态，同时发出光子，称为自发辐射。

3. 当有外来光子与激发态粒子相遇时，激发态粒子会受激发射，产生与入射光子位相、频率和方向一致的光子，从而实现光的放大。

4. 激光器中的谐振腔使光在激光工作物质中多次往返，光子与激发态粒子发生受激辐射，使光强度不断放大。

三、实验仪器与材料1. 固体激光器（如红宝石激光器）2. 激光功率计3. 激光探测器4. 光谱分析仪5. 激光工作物质（如红宝石晶体）6. 反射镜片7. 光学支架1. 将固体激光器安装在光学支架上，确保激光器稳定。

2. 将激光功率计和激光探测器分别连接到激光器输出端和探测器位置。

3. 打开激光器电源，调节工作物质和反射镜片，使激光输出稳定。

4. 观察激光功率计和激光探测器显示的激光功率和光强。

5. 使用光谱分析仪分析激光光谱，观察激光的波长和线宽。

6. 改变激光器的工作条件，如工作物质温度、泵浦功率等，观察激光输出特性的变化。

五、实验结果与分析1. 激光功率和光强：实验过程中，激光功率计和激光探测器显示的激光功率和光强稳定，说明激光器工作正常。

2. 激光光谱：光谱分析仪显示的激光光谱呈现红宝石激光特有的红色谱线，波长约为694.3nm，线宽较窄，说明激光单色性好。

3. 激光输出特性：改变工作物质温度和泵浦功率，观察激光功率和光强的变化。

激光原理及应用的答案1. 激光原理激光是指通过激活原子、分子或离子的能级从而形成一种具有高强度、高单色性和高相干性的电磁辐射的过程。

激光的产生基于以下几个原理：•受激辐射：当一个物质中某个能级的粒子被外界的激发所占据时，如果有一个辐射场作用于这些粒子，它们就可能跳到较低能级，从而向辐射场辐射出一个与外界辐射场的频率和相位相同的光子，这就是受激辐射。

•斯托克斯辐射：当一个粒子从一个高能级跃迁到一个低能级，同时放出一个光子，这个过程称为斯托克斯辐射。

斯托克斯辐射是激光产生过程中的重要原理之一。

•光增强：通过将一系列粒子激发到一个高能级，然后通过受激辐射放出一束光，然后再将该光束通过增强反射和光放大等技术放大，从而形成一束高强度的激光。

2. 激光的应用激光作为一种特殊的光源，具有许多重要的应用。

下面列举了一些主要的激光应用：•激光切割和焊接：激光切割和焊接技术广泛应用于金属加工、电子制造和汽车制造等领域。

激光切割和焊接具有高精度、高效率和无污染等优点，在工业生产中发挥着重要作用。

•激光医学：激光在医学领域有广泛的应用，如激光手术、激光治疗、激光诊断等。

激光手术使用高能激光在手术过程中进行切割、蒸发、烧灼等操作，具有创伤小、恢复快的优点。

激光治疗可以用于肿瘤治疗、皮肤美容等方面。

激光诊断可以用于眼科、皮肤病等疾病的检测和治疗。

•激光测距和测速：激光测距和测速技术被广泛应用于工程建设、地质勘探、安防监控等领域。

利用激光的高单色性和高相干性，可以实现精准的距离和速度测量。

•激光通信：激光通信技术是一种高速、大容量的无线通信技术。

激光通信利用激光器将信息通过光波传输，具有传输速度快、抗干扰能力强的优点，可以用于远距离的通信。

•激光显示：激光显示技术是一种新型的显示技术，具有高亮度、高对比度和高颜色纯度等特点。

激光显示可以用于电视、电影院、虚拟现实等领域，提供更好的显示效果和观看体验。

3. 激光的发展和前景激光技术的发展正在不断推动人类科技的进步。

第1篇一、实验目的本次实验旨在了解激光制造技术的原理和应用，掌握激光加工的基本操作方法，并通过实验验证激光在材料加工中的优势。

二、实验原理激光制造技术是利用高能量密度的激光束对材料进行加工的一种技术。

激光加工具有以下特点：1. 加工速度快，效率高；2. 加工精度高，可实现微米级加工；3. 可实现复杂形状的加工，适应性强；4. 对材料热影响小，加工质量好；5. 可实现自动化、智能化加工。

激光加工的基本原理是：当激光束照射到材料表面时，材料表面吸收激光能量，温度迅速升高，局部熔化、蒸发，形成等离子体。

等离子体迅速膨胀，将周围的材料带走，从而实现加工。

三、实验仪器与材料1. 实验仪器：激光加工设备、显微镜、数控机床、激光功率计、激光束探测器等；2. 实验材料：不锈钢、铝合金、铜等金属材料。

四、实验步骤1. 准备工作：检查激光加工设备，确保设备正常工作；2. 设置参数：根据加工要求，设置激光功率、加工速度、加工深度等参数；3. 加工实验：将待加工材料放置在加工设备上，启动激光加工设备进行加工；4. 检查加工效果：通过显微镜观察加工表面，分析加工质量；5. 记录数据：记录加工过程中的各项参数及加工效果。

五、实验结果与分析1. 加工效果：实验过程中，激光加工设备对不锈钢、铝合金、铜等金属材料进行了加工，加工表面光滑，无明显缺陷；2. 加工质量：通过显微镜观察，加工表面无明显裂纹、气孔等缺陷，加工质量良好；3. 加工参数：根据实验结果，分析不同激光功率、加工速度、加工深度等参数对加工效果的影响。

六、实验结论1. 激光加工技术具有加工速度快、精度高、适应性强等特点，在材料加工领域具有广泛的应用前景；2. 通过调整激光功率、加工速度、加工深度等参数，可以实现对不同材料的加工；3. 激光加工技术在加工过程中对材料的热影响小，加工质量良好。

七、实验注意事项1. 操作过程中，严格遵守激光加工设备的安全操作规程，确保人身安全；2. 加工过程中，注意观察加工效果，及时调整参数；3. 实验结束后，清理加工设备，确保设备正常工作。

激光实验报告引言：激光（Laser）是一种通过受激辐射产生高强度、高相干性光的装置。

本实验旨在探究和验证激光的基本性质和原理，并通过一系列实验操作来加深对激光的认识。

一、实验目的本实验的目的是研究激光的特性和基本原理，包括激光光束特性的测量和激光散射实验的观察。

二、实验器材与方法1. 实验器材：（1）激光器：用于产生激光光束；（2）光栅：用于调整光束的方向和形态；（3）平面镜和凹透镜：用于调整光束的聚焦和展宽；（4）散射样品：如烟雾、颗粒等。

2. 实验方法：（1）激光器的启动与调整：按照激光器的使用说明书，启动激光器，并通过光栅、平面镜和凹透镜对激光进行调整，保证光束的聚焦和形态的合理；（2）测量激光光束直径：使用激光束直径测量仪，测量激光束的直径，记录实验数据；（3）测量激光功率：使用功率计，测量激光的输出功率，并记录实验数据；（4）激光散射实验：在实验环境中设置散射样品，在激光照射下观察和记录激光的散射情况。

三、实验结果与分析1. 激光光束直径测量结果：经过测量，得到的激光光束直径为X mm（±0.1 mm）。

通过测量结果可以发现激光光束直径与光束调整过程中的光学器件调整密切相关，合适的调整可以使光束直径趋于最小值。

2. 激光功率测量结果：经过测量，得到的激光功率为Y mW（±0.1 mW）。

激光功率的大小与激光器本身的性能有关，同时也受到激光光束调整的影响。

3. 激光散射实验结果：在激光照射下，散射样品（如烟雾）中的粒子发生散射现象，形成明显的光斑，光斑的亮度与激光功率和散射样品的性质有关。

通过观察和记录不同散射样品下激光散射情况的变化，我们可以得到不同材料在激光作用下的散射特性。

四、实验结论通过本实验我们对激光的特性和基本原理有了更深入的了解。

在实验过程中，我们成功调整了激光器的光束，测量了激光的光束直径和功率，并通过激光散射实验观察到了激光的散射现象。

实验结果表明，激光的光束直径和功率与光学器件的调整和激光器本身的性能有关。

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。