超快激光的新前沿——阿秒科学

2024年浙江省绍兴市高三上学期11月选考科目诊断性考试物理试题一、单选题：本题共7小题，每小题4分，共28分 (共7题)第(1)题2023年诺贝尔物理学奖授予三位物理科学家，表彰他们对于超快激光和阿秒物理科学的开创性工作。

阿秒激光脉冲（1阿秒秒）是目前人们所能控制的最短时间过程，可用来测量原子内绕核运动电子的动态行为等超快物理现象。

其应用类似于频闪照相机，下面三幅图是同一小球，在同一地点，用同一频闪照相仪得到的运动照片，下列说法正确的是（ ）A．三种运动过程中，小球的加速度逐渐增大B．前两种运动小球处于完全失重状态，而斜上抛运动的小球上升过程处于超重状态C．三种运动过程中，相等时间内小球速度变化量相同D．三种运动过程中，相等时间内小球在竖直方向上位移相同第(2)题如图所示，图中阴影部分ABC为一折射率n=2的透明材料做成的柱形光学元件的横截面，AC为一半径为R的四分之一圆弧，在圆弧面圆心D处有一点光源，ABCD构成正方形，若只考虑首次从AC直接射向AB、BC的光线，光在真空中的光速为c，则（ ）A．从AB、BC面有光射出的区域总长度为B．从AB、BC面有光射出的区域总长度为RC．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为D．点光源发出的光射到AB面上的最长时间为第(3)题高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离。

某汽车以的速度匀速进入识别区，ETC天线用了的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆。

已知司机的反应时间为，刹车的加速度大小为，则该ETC通道的长度约为（ ）A．B．C．D．第(4)题一只小船过河，河中水流速度各处相同且恒定，小船的初速度大小为v、方向垂直于平直河岸，小船在河中的运动轨迹如图中虚线所示，其中虚线AB为直线。

小船相对于水面分别做匀加速运动、匀减速运动、匀速运动。

阿秒科学的概念阿秒科学是一种物理学研究中的新概念，代表了一种极快速度下时间测量的技术与方法。

所谓阿秒（attosecond），是时间单位，它等于1秒的十亿分之一，也就是纳秒的千分之一，皮秒的百万分之一，飞秒的十亿分之一，飞秒又等于一兆分之一。

一个阿秒非常短暂，如果时间的概念里一秒钟等于地球到太阳的距离，那么一个阿秒的长度，大约相当于一根头发的宽度。

阿秒科学研究时间尺度最短的物理现象，主要关注光电子的行为。

其实，阿秒科学的发展是伴随激光技术蓬勃发展而来的。

激光技术的发展为人们观察、测量和操作阿秒级别的现象提供了可能。

阿秒科学的发展对动态研究微观粒子的行为提供了一种全新的、前所未有的方法。

在以前，科学家只能观察到一些微观粒子的平均行为，而现在，阿秒科学则能够看到微观粒子的瞬间行为。

那么为什么阿秒科学如此重要呢？一方面，阿秒科学的发展能够帮助人们更深入地了解量子物理的基本规律。

在阿秒级别下，物质的基本行为被理论和实验重新定义，使得一些传统上难以理解的问题得以解决。

另一方面，阿秒科学的应用有很多，比如用于纳米电子器件的瞬态响应研究、量子力学规律的验证、电子做动力学研究等等。

不过，阿秒科学的研究过程并不容易。

由于时间尺度极短，传统的测量和观察方法无法应对。

因此，科学家们发展了一系列的技术方法来解决这些问题，比如阿秒脉冲激光技术、高能量电子束成像技术、动态电子衍射技术等等。

这些技术的发展为阿秒科学的研究提供了必要的工具和手段。

从阿秒科学的发展来看，它在理论研究和实际应用上都有着广阔的前景。

随着技术的进一步发展，人们对阿秒级别的研究将会越来越深入，这将有助于我们更好地理解微观世界的奥秘，推动科学的进步。

总之，阿秒科学是一种具有重要意义的新兴学科，它以极短时间尺度下的物理现象研究为核心内容。

通过阿秒科学的发展，人们能够更深入地了解微观世界的基本规律，解决一些难以理解的问题，同时也对人类社会的发展带来了诸多应用和启示。

据马鹿生殖生理特点，研究建立了以非手术为基础的茸鹿性控冷冻精液人工授精技术规程，用性控冻精进行人工授精，情期受胎率达到67.5%；成功地将优质高产公鹿精液进行了X/Y精子分离，建立了马鹿性控冷冻精液的生产技术和性控冻精产品的企业技术标准；收集建立了国内主要优秀的种马鹿细胞系5个，并开展了相关遗传基础研究。

据专家介绍，茸鹿精子分离性别控制技术应用流式细胞分选技术，制备可以长距离低温运输的马鹿X/Y精子，纯度达90%以上，冷冻精液活力达到0.45以上，为输精生产和进一步的研究奠定了基础，并率先在国内进行了较大规模的推广示范，目前已具备大规模生产马鹿性控冻精的能力和实现产业化的条件。

（科技日报）等离子纺织印染技术可节能减排30%近期从中科院微电子所了解到，该所和中国纺织科学研究院江南分院联合研制的常压等离子体共性技术设备在绍兴通过中国纺织工业协会鉴定，该设备应用于棉布轧染的前处理流程，可节能减排约30%。

据课题组负责人王守国博士介绍，按传统工艺，棉布在纺织染色印花前需经过退浆等工序，通过添加强碱进行高温蒸煮后用水洗涤，产生含大量化学需氧量(COD)的废水，工艺能耗高，对环境污染严重。

应用常压等离子技术处理后，棉布在轧染的前处理过程可省略或缩短退浆煮练等过程，降低生产成本，减少水资源浪费和化学污染物排放。

同时，该技术对于改善纤维染色印花性能、提高色牢度、提高羊毛防毡缩性能、改善织物手感风格、去除甲醛及过敏性气体等也有明显效果。

据了解，利用等离子体技术进行棉布轧染前处理是多个国家正在研究的课题，但目前只是在实验室做小样面料的实验，尚未制成能满足实际工业生产需求的样机。

此次工业用常压等离子技术处理设备的成功研制，是推动等离子技术在纺织印染工业生产领域广泛使用的一大突破。

经过5年的努力，已研制成功了平幅、连续、大功率、高效的常压等离子体工业化设备样机。

目前，常压等离子体示范实验基地已在位于绍兴的中纺院江南分院建成，并实现连续稳定运行。

Liaoning Normal University题目：阿秒激光器学院：物理与电子技术学院专业：物理学（师范类）学生姓名：陈思音(20111125020078)张晓蕾(20111125020016)何芳君(20111125020060)指导教师：李成仁2012年11月阿秒激光器[摘要]超短脉冲激光正在进行着从飞秒(1fs=1510-s)10-s)向阿秒(1as=18的跨越，这一跨越对激光原理和激光应用来说都有很重要的意义。

文章主要介绍了阿秒脉冲的原理、测量方法以及阿秒激光器的应用和对科学发展的意义。

[Abstract]Ultrashort pulse laser is crossing from femtosecond(1fs=1015-s)to attosecond(1as=1018-s),the leap have significantly influence on Principle and Application of Laser.The article mainly introduces that the principle of attosecond pulses,the measuring method and the application of attosecond laser and its influence on the scientific development.[关键词]超短脉冲、阿秒脉冲、高次谐波、应用、飞秒技术、振荡周期一、引言正如激光的发明引起了光学领域的一场巨大的革命一样，超短脉冲激光的产生使人类探索许多未知领域及发现新的物理规律的梦想成为现实自然界中存在着许多以前受测量手段的时间分辨率限制而无法认识的超快现象，如分子尺度上的运动，单分子的振动及转动，液体或品格的振动及转动，化学键的断裂和形成都发生在飞秒(1fs=1510-s)到皮秒(1ps=1210-s)的范围锁模技术使激光脉宽一下子缩短到了飞秒的数量级，终于为研究这些超快现象提供了时间分辨的可能。

阿秒瞬态吸收光谱动力学理论汇报人：2024-01-04•阿秒瞬态吸收光谱基本概念•阿秒瞬态吸收光谱动力学理论•阿秒瞬态吸收光谱实验技术目录•阿秒瞬态吸收光谱在材料科学中的应用•阿秒瞬态吸收光谱在生物学中的应用•阿秒瞬态吸收光谱的未来发展与挑战目录01阿秒瞬态吸收光谱基本概念定义与特性定义阿秒瞬态吸收光谱是一种利用超短脉冲激光探测物质在极短时间内（阿秒级别）的动态吸收特性的光谱技术。

特性具有极高的时间分辨率和光谱分辨率，能够探测物质在非常短暂的时间段内的光谱变化，揭示物质内部的动态过程和相互作用机制。

A BC D产生机制通过光栅、棱镜或非线性光学晶体等分束器将激光分成探测光和参考光。

利用超短脉冲激光器产生极短的激光脉冲，其持续时间通常在皮秒至飞秒范围内。

通过比较探测光和参考光的强度变化，可以获得物质的瞬态吸收光谱。

探测光被聚焦到样品上，与物质相互作用，产生瞬态吸收信号。

化学反应动力学研究物质在极短时间内发生的物理变化和相变过程。

物理和材料科学生物学环境科学01020403研究大气中气体的化学反应和污染物转化等。

研究化学反应过程中的动态变化和反应机制。

研究生物分子的动态结构和功能，如光合作用、视觉过程等。

应用领域02阿秒瞬态吸收光谱动力学理论动力学模型速率方程模型描述分子内部动态过程，通过建立反应速率常数和分子内部状态变化的关系来描述分子内部的动力学行为。

密度矩阵模型描述光子与分子相互作用的微观过程，通过建立光子态和分子态之间的耦合关系来描述光子在分子中的传播和散射过程。

波恩-奥本海默近似将电子和核的运动分开考虑，电子的运动通过薛定谔方程描述，而核的运动则通过经典力学的方法描述。

基于薛定谔方程描述分子内部状态的变化，考虑了电子和核的相互作用。

量子力学框架半经典框架密度泛函理论框架将电子和核的运动分开考虑，电子的运动用量子力学描述，而核的运动则用经典力学的方法描述。

将分子中的电子运动看作是单电子运动，通过求解单电子薛定谔方程来描述电子的运动状态。

微观世界的“超级快门”作者：***来源：《科学大众·小诺贝尔》2023年第12期什么是阿秒光脉冲想知道什么是阿秒光脉冲，我们得先来了解一下阿秒。

阿秒是个时间单位，只不过相对于我们熟悉的时、分、秒，它非常短。

根据换算关系，1阿秒等于10-18秒。

这么说，同学们可能还意识不到阿秒有多短。

打个比方，假如有人能在1阿秒的时间内前进1米，那么他在1秒钟的时间里将前进100亿亿米。

而阿秒光脉冲指的就是一种脉冲时间达到阿秒级别的光脉冲。

阿秒光脉冲“召唤术”阿秒级，如此短瞬间的光脉冲真的能被人们“召唤”出来吗？答案是肯定的，诺贝尔奖评选委员会已经帮我们验证过了。

至于阿秒光脉冲是如何被人们“召唤”出来的，还要从飞秒光脉冲和此次诺贝尔物理学奖得主之一的法国物理学家安妮·吕利耶说起。

飞秒光脉冲是一种脉冲时间在10-15秒量级的光脉冲，在阿秒光脉冲被人们发现之前，“最短的光脉冲”的桂冠一直属于飞秒光脉冲。

1987年，安妮·吕利耶在利用飞秒光脉冲照射稀有气体后，发现这些稀有气体会发出一系列的高次谐波光，这些谐波光可以帮助人们“召唤”出更短的光脉冲，为人们“召唤”阿秒光脉冲奠定了基础。

2001年，获得今年诺贝尔物理学奖的另外两位物理学家皮埃尔·阿戈斯蒂尼和费伦茨·克劳斯在前人研究的基础上，分别“召唤”出了时长为250阿秒和650阿秒的光脉冲。

从此，阿秒光脉冲走进了人们的视野。

值得一提的是，中国科学院物理研究所的魏志义课题组在2013年也“召唤”出了阿秒光脉冲，让我国在阿秒光脉冲领域占据了一席之地。

天下武功，唯快不破科学家之所以热衷于“召唤”阿秒级的光脉冲，是因为他们深知一个道理——天下武功，唯快不破。

如果还没有破，那就说明还不够快。

举个例子，我们拍摄蝴蝶扇动翅膀时，能比较容易地拍到清晰的照片。

但拍摄蜂鸟时，照片上蜂鸟的翅膀很可能是一片模糊。

会出现这种情况，主要是因为蜂鸟扇动翅膀的频率比蝴蝶快很多。

产生阿秒激光脉冲的实验方法产生阿秒激光脉冲的实验方法引言：阿秒激光是当今光学研究领域的前沿技术之一，它的特点是在极短的时间内就能释放出极高能量的脉冲。

阿秒激光在物理、化学和生物学等领域都有广泛的应用，被誉为“光束的极限”。

本文将介绍如何产生阿秒激光脉冲的实验方法，以及这项技术的应用。

一、基本原理阿秒激光产生的基本原理是通过激光脉冲的超快速调制和放大来实现。

在基础激光器上产生一个连续的激光束，然后通过非线性光学晶体进行频率转换，产生一个高能量、短时间的激光脉冲。

这个过程需要精确的光学组件和相干光源的支持，才能获得稳定且高质量的阿秒激光脉冲。

二、实验方法1. 光学系统的搭建要产生阿秒激光脉冲，首先需要搭建一个稳定的光学系统。

光学系统包括激光器、振荡器、光学晶体、光学透镜和光学探测器等组件。

通过使用高精度的光学元件，可以实现激光束的精确控制和调制。

2. 脉冲放大系统在产生激光脉冲的过程中，需要经历放大过程。

通过使用放大器，可以将较弱的激光脉冲放大到足够强度，以产生阿秒激光脉冲。

放大器的选择和优化对于获得高质量的激光脉冲至关重要。

3. 调制和压缩系统为了产生阿秒激光脉冲，还需要进行激光脉冲的调制和压缩。

调制可以通过光纤或非线性晶体来完成，而压缩则需要使用光学反射器和光学延迟器等光学元件。

优化调制参数和控制各个组件之间的相互作用是实现高质量阿秒激光脉冲的关键。

三、应用领域1. 物理学阿秒激光在物理学领域有广泛的应用，例如在纳米尺度物质表征方面。

由于阿秒激光脉冲的时间分辨率非常高，可以观察到原子级别的动态过程。

这对于研究材料的结构和性质具有非常重要的意义。

2. 化学学在化学研究中，阿秒激光可以用于实时观察和控制化学反应的过程。

通过短时间间隔内的光谱测量，可以揭示化学反应发生的机理，并优化化学过程。

这对于新材料的合成和能源转化有重要的应用价值。

3. 生物医学阿秒激光在生物医学研究中也有广泛的应用。

通过观察生物分子的动态变化和光敏反应过程，可以对生物体进行非侵入性的探测和治疗。

2023年诺贝尔物理学奖：阿秒光脉冲技术的发展与应用1. 引言2023年诺贝尔物理学奖的颁发再次将人们的目光聚焦在了科学界，而今年的得主更是让众人瞩目。

本文将就2023年诺贝尔物理学奖的得主作出全面分析，并探讨阿秒光脉冲技术的发展与应用。

2. 阿秒光脉冲技术的基本原理阿秒光脉冲技术是一种基于超快激光脉冲的测量和控制技术，其基本原理是利用超快激光脉冲与物质相互作用的特性，实现对物质结构和动态过程的高时间分辨率观测。

这项技术的名字来源于其时间分辨率达到了阿秒(10^-18 秒)量级，因而被称为"阿秒光脉冲技术"。

3. 阿秒光脉冲技术的发展历程阿秒光脉冲技术自20世纪90年代问世以来，经历了数十年的发展。

从最初的激光技术到复杂的光学调制和数据处理技术的综合应用，阿秒光脉冲技术在过去几十年里不断得到改进和完善。

其发展历程可谓是一部现代光学技术的发展史，见证了人类对自然界的探索和认识。

4. 阿秒光脉冲技术在物理学领域的应用阿秒光脉冲技术在物理学领域的应用是多方面的。

它被广泛应用于纳米材料和超快动力学等领域的研究，为科学家们提供了观测物质微纳结构和原子运动的有力工具。

另阿秒光脉冲技术在量子力学、相对论等基础物理领域也有着重要的应用，为科学家们揭示了宇宙中一些最微观、最奇异的物理现象。

5. 阿秒光脉冲技术在工业和医学领域的应用除了物理学领域，阿秒光脉冲技术在工业和医学领域也有着广泛的应用前景。

在工业领域，它可以用于纳米加工、激光成像等领域，为材料加工和制造业带来了全新的可能性。

在医学领域，阿秒光脉冲技术可以用于超快成像、光学诊断等应用，为医学影像学和临床诊断提供了更高分辨率和更准确的方法。

6. 总结与展望阿秒光脉冲技术的发展与应用，不仅在物理学领域有着重要的意义，也为工业和医学带来了新的发展机遇。

未来，随着科学技术的不断进步和阿秒光脉冲技术的不断完善，相信它将在更多领域展现出其巨大的潜力和价值。

少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲产生与测量研究少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲是当前超快激光技术领域的热点研究方向之一。

这种超快脉冲的产生和测量在物理和化学研究、生物医学和材料科学等领域具有广泛的应用潜力。

本文将从理论和实验两方面介绍少周期飞秒脉冲及阿秒脉冲的产生和测量研究。

首先，让我们来了解一下飞秒激光脉冲的特点。

飞秒脉冲是时间尺度在飞秒级别（1飞秒=10^-15秒）的激光脉冲，它的特点是具有极高的峰值功率和极短的脉冲宽度。

少周期飞秒脉冲具有周期性振荡的特点，周期通常在几十飞秒到几百飞秒之间。

少周期飞秒脉冲的产生可以通过光学倍频技术实现。

首先，利用光纤拉伸和压缩技术，将飞秒激光脉冲进行拉长，然后通过倍频晶体将这些拉长的脉冲再次压缩到飞秒级别。

这样就可以得到少周期飞秒脉冲。

另外，利用分子传感器和控制技术也可以产生稳定的少周期飞秒脉冲。

阿秒脉冲是时间尺度在阿秒级别（1阿秒=10^-18秒）的激光脉冲，它的特点是极短的脉冲宽度和高峰值功率。

阿秒脉冲的产生需要借助强光场效应和自发辐射放大技术。

通过强光场效应，将飞秒峰值功率提高到能够产生阿秒脉冲的级别。

然后利用自发辐射放大技术对飞秒脉冲进行放大，得到阿秒脉冲。

测量少周期飞秒脉冲和阿秒脉冲的关键在于确定其脉冲宽度和相位信息。

常用的测量方法包括频率梳和自相关技术。

频率梳是一种精密的光学工具，可以将光学频率转换为微波频率，从而实现对脉冲时间结构的测量。

自相关技术是一种通过与自身的复制进行干涉来测量脉冲时间宽度和相位的方法。

近年来，随着超快激光技术的不断发展，飞秒激光脉冲和阿秒激光脉冲在科学研究和应用中的地位越来越重要。

在物理学中，少周期飞秒脉冲和阿秒脉冲被广泛应用于超快动力学和高能量物理的研究。

在化学研究中，这些超快脉冲可以用于分子动力学和化学反应动力学的研究。

在生物医学领域，飞秒激光脉冲和阿秒脉冲被用于光学成像和激光治疗等应用。

在材料科学中，这些脉冲可用于材料表征和光学加工等领域。