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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。
激光原理复习题重点难点《激光原理》复习第⼀部分知识点第⼀章激光的基本原理?1、⾃发辐射受激辐射受激吸收的概念及相互关系?2、激光器的主要组成部分有哪些？各个部分的基本作⽤。
激光器有哪些类型?如何对激光器进⾏分类。
3、什么是光波模式和光⼦状态？光波模式、光⼦状态和光⼦的相格空间是同⼀概念吗?何谓光⼦的简并度？?4、如何理解光的相⼲性？何谓相⼲时间，相⼲长度？如何理解激光的空间相⼲性与⽅向性，如何理解激光的时间相⼲性?如何理解激光的相⼲光强?5、EＩNSTEＩN系数和ＥINSTＥIN关系的物理意义是什么?如何推导出ＥINＳT ＥIN关系？?4、产⽣激光的必要条件是什么？热平衡时粒⼦数的分布规律是什么??5、什么是粒⼦数反转，如何实现粒⼦数反转？?6、如何定义激光增益，什么是⼩信号增益？什么是增益饱和?7、什么是⾃激振荡？产⽣激光振荡的基本条件是什么??8、如何理解激光横模、纵模？第⼆章开放式光腔与⾼斯光束１、描述激光谐振腔和激光镜⽚的类型?什么是谐振腔的谐振条件？?2、如何计算纵模的频率、纵模间隔？3、如何理解⽆源谐振腔的损耗和Q值?在激光谐振腔中有哪些损耗因素?什么是腔的菲涅⽿数，它与腔的损耗有什么关系?4、写出(1）光束在⾃由空间的传播；(2）薄透镜变换；(３）凹⾯镜反射5、什么是激光谐振腔的稳定性条件？6、什么是⾃再现模，⾃再现模是如何形成的？?７、画出圆形镜谐振腔和⽅形镜谐振腔前⼏个模式的光场分布图,并说明意义８、基模⾼斯光束的主要参量：束腰光斑的⼤⼩,束腰光斑的位置,镜⾯上光斑的⼤⼩？任意位置激光光斑的⼤⼩?等相位⾯曲率半径，光束的远场发散⾓,模体积?9、如何理解⼀般稳定球⾯腔与共焦腔的等价性？如何计算⼀般稳定球⾯腔中⾼斯光束的特征1、如何⽤ＡＢCD⽅法来变换⾼斯１０、⾼斯光束的特征参数?q参数的定义？?1光束？１2、⾮稳定腔与稳定腔的区别是什么？判断哪些是⾮稳定腔。
第三章电磁场与物质的共振相互作⽤１、什么是谱线加宽?有哪些加宽的类型，它们的特点是什么?如何定义线宽和线型函数?什么是均匀加宽和⾮均匀加宽?它们各⾃的线型函数是什么？2、⾃然加宽、碰撞加宽和多普勒加宽的线宽与哪些因素有关?3、光学跃迁的速率⽅程，并考虑连续谱和单⾊谱光场与物质的作⽤和⼯作物质的线型函数。
第一张基本概念：1.能级寿命是指自发辐射能级寿命，能级寿命与自发辐射系数互为倒数关系。
2.自发辐射与受激辐射的区别：(1)受激跃迁与自发辐射，前者与外场揉(谬)有关，而后者则只取决于原子、分子系统本身，与外场揉(谬)无关。
理论和实验证明受激辐射光子与入射光子具有四同（同频率、同位相、同波矢、同偏振），即受激辐射光子与入射光子属于同一光子态（光波模式），受激辐射光是相干光，而自发辐射是非相干的随机过程。
(3)自发辐射系数A21与受激跃迁系数的关系：在热平衡条件下，能级E1、E2的粒子数N1、N2应保持平衡，则有: 3. 光子简并度n 为受激辐射几率与自发辐射几率之比，前者产生相干光子，后者产生非相干光子。
4. 激光器的三要素：（1）工作物质(气体、固体、液体、半导体等);(2）泵浦源：二者可实现粒子数反转，实现光放大。
（3）激光谐振腔 ---实现选模和光学正反馈。
5.线宽：分布函数半最大值所对应的频率宽度叫线宽—半最大值全宽，线宽内部分叫谱线的核,外部部分叫翼。
6.光谱学中常见的谱线展宽有：自然展宽、碰撞展宽、 Doppler 展宽。
自然加宽：由于自发辐射的存在，导致处于激发态的粒子具有一定的寿命，使得所发射的光谱具有一定的线宽称为自然加宽。
7.碰撞又分为弹性碰撞和非弹性碰撞：弹性碰撞，碰撞对之间没有通过无辐射跃迁所进行的内能交换时，称为弹性碰撞。
非弹性碰撞，碰撞对A 、B 在碰撞期间，A 的内能完全的或部分的转移给了B(或成为B 的内能或转变为A 、B 的平动动能)，有内能变化，称为非弹性碰撞，也叫淬灭碰撞。
小距离弹性碰撞主要引起谱线加宽，而大距离弹性碰撞主要引起频移。
8.Doppler 加宽：由于气体原子、分子的热运动而具有一定的速度分布，一定速度的粒子相对于探测器来讲，都会产生Doppler 频移，这样具有一定速度的粒子只对谱线的某一频率范围有贡献，总体效果使得谱线加宽，Doppler 加宽的谱线线型为高斯线型。
激光学基础知识、X线摄影基础【考点总结+精选习题】一、激光的产生1、1916年爱因斯坦提出的“自发和受激辐射〃理论是现代激光理论的物理学基础。
（一）受激吸收和光辐射1、受激吸收（激发或电离）：原子吸收一个光子而从低能级跃迁到高能级的过程。
2、受激吸收的特点：（1）不是自发产生的，必须有外来光子的"激发"；（2）外来光子的能量应等于原子激发前后两个能级间的能量差；（3）受激吸收对激发光子的振动方向、传播方向和位相没有任何限制。
3、自发辐射：在没有任何外界影响的情况下，高能态EH的原子会自发地跃迁到基态或者较低激发态E L,因为这种跃迁是不受外界影响而自发进行的，称为自发跃迁，如果跃迁时释放的能量是以光辐射的形式放出的，则这个过程叫做自发辐射。
4、受激辐射：处于高能级EH的原子在自发辐射之前，受到一个能量为hv=E H-EL的光子的“诱发〃后可释放出一个与诱发光子特征完全相同的光子而跃迁到低能级E L,这个过程称为受激辐射。
持续的受激辐射形成的光束就叫做激光。
5、受激辐射的特点：①它不是自发产生的，必须有外来光子的"刺激"才能发生，外来光子的能量或频率必须满足hv=E H-E L；②辐射出的光子与诱发光子特征完全相同；③与受激吸收不同，受激辐射中的被激原子并不吸收诱发光子的能量。
6、受激辐射光放大不是自然的，自然界没有哪种物质能够自然地发出激光来，只有人为地创造条件，才能得到激光。
（二）激光的产生1、激光器的构成：工作物质、激发装置、光学谐振腔2、工作物质：激光器中能产生激光的物质称为工作物质。
3、激发装置:作用是把处于低能级上的原子激发到高能级上去，使工作物质实现粒子反转。
4、光学谐振腔：作用是①产生和维持光放大；②选择输出光的方向；③选择输出光的波长。
5、谐振腔能起选频作用，使激光的单色性更好。
（三）激光器的分类1.应用于医学领域的激光器一般可按工作物质形态（固体、液体、气体、半导体等）、发光粒子（原子、分子、离子、准分子等）、输出方式（连续、脉冲）等进行分类。
激光复习总结要点(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--复习提纲2011年10月第一章 激光产生的基本原理一. 相干性的光子描述（概念、概念~~~）1. 光波的模式和光子态的概念、统一性：模式的概念、光子态的概念、基本推导过程。
（注意看pps 文件。
）2. 光子的相干性如何描述（相干时间、相干长度、相干体积、时间相干性、空间相干性、光子的简并度）。
3. 一种光波模式和一种光子态在相空间中均占据一个相格3h 。
二者是等价的4. 光子简并度越大，则相干光强越大。
二. 光的受激辐射基本概念 1. 热辐射、黑体辐射、近似黑体的定义；黑体辐射的Plank 公式；2. 光与物质相互作用的三种主要的过程是什么各自的特点是什么几个系数之间的关系是什么？3. 掌握每一种数学表示方法！!!!!三. 光的受激辐射放大与振荡（重点复习）1. 如何理解小信号系统、大信号系统、增益饱和、光强放大的过程、增益系数、增益曲线、粒子数反转和阈值条件的推导？理解光在工作物质中的增益系数的定义和表达式。
2.3.处于粒子数反转状态的物质——激活介质、激光介质或增益介质； 增益系数：表示光通过单位长度激活介质后光强增长的百分数；0ln 1I I L G 当(n 2-n 1)不随着z 的变化而变化，而且I 0很小，G 0可以认为是常数，这种情况称为小信号增益。
（增益曲线）当(n 2-n 1)随着z 的变化而变化，称为大信号增益，用G 00表示；增益饱和现象激光上能级粒子数n 2减小到小信号时的1/2时候对应的光强 I 就是饱和光强I S ；SI I G I G +=1)(0如果在增益介质中光强始终满足条件I<<I S ， 则增益系数0)(G I G =为常数且不随Z 而变化，这就是小信号的情况；如果在增益介质中光强不能满足条件I<<I S ，则增益)(I G 随着z 的增加而减小，这就是大信号的情况；在光放大同时，总存在着光的损耗，损耗系数定义为：)(1)(z I dz z dI ⋅-=α 阈值条件为：210ln 21)(r r L z G total -=≥αα4. 激光的产生具备的两个条件是什么？粒子数反转；增益大于损耗当能量为h 21=E 2-E 1的光子通过增益介质时，引起的受激辐射将超过受激吸收，使得输出的光能量大于入射的光能量，增益介质对光进行了放大，这就是激光放大器的基本原理，这样的增益介质即为——光放大器5. 理解粒子数反转过程、光放大过程、增益饱和过程、激光振荡过程（激光器）和微波激射器的区别；当激光放大器的长度足够大时，它可能成为一个自激振荡器6. 完整叙述叙述从粒子数反转到阈值条件到最后形成激光振荡的整个过程。
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。
《激光应用技术基础》考试知识点
《激光应用技术基础》是“光学工程”、“测试与计量技术”及相近专业本科
生专业课，它综合了《工程光学》、《光电技术》、《激光原理与技术》等课程的内容，具有知识面宽、有一定深度等特点。
为了帮助考研学生抓住重点又不忽略基
础知识，本大纲列出了应掌握的知识点，在这些知识点之下，又分为基础知识和
重点难点两部分。
一．应掌握的知识点：
1.激光的特性
2.激光辐射原理
3.激光器的类型
4.激光在军事技术中的应用:测距、制导和光电对抗的技术原理和国内外的技术
现状
5.生物体的光学特性和激光对生物体的作用机理
6.激光核聚变原理和国内技术现状
7.激光通信中的激光光源
二．基础知识：
1.激光器的分类和典型器件
2.激光的四大特性
3.激光辐射原理：三种跃迁过程、三能级和四能级的结构模型、粒子数反转
4.半导体激光器：同质结、异质结和量子阱半导体激光器的结构特点和优缺
点
5.激光光束特性，LD光束特性
6.自聚焦光纤的聚焦原理和传像光束分辨率、占空比概念
7.两项重要的激光技术：调Q和稳频
三．重点和难点：
1.阶跃型光纤的数值孔径和全反射临界角的计算；
2.脉冲激光测距原理，以及对激光器的特殊要求；
3.激光通信中的数字调制技术;
4.激光医学中的“光CT”和“OCT”技术的原理和区别;
5.影响激光束聚焦光斑直径的因数和焦斑直径计算方法
参考书目：朱林泉、朱苏磊《激光应用技术基础》.国防工业出版社，2004年8
月。
激光原理复习要点 第一章 激光的基本原理一、激光的基本性质：1.光子的能量与光波频率对应νεh =；2.光子具有运动质量22ch cm νε==；3.光子的动量与单色波的波失对应k n mc p ==0；4.光子具有两种可能的偏振态，对应光波场的两个独立偏振方向；5.光子具有自旋，且自旋量子数为整数。
二、光子的相干性：1.相干性：在不同的空间点上，在不同的时刻的光波场的某些特性（例如光波场的相位）的相关性。
2.相干体积：在空间体积为c V 内的各点光波场都具有明显的相干性。
3.相干长度：光波波列的长度。
4.光源的单色性越好，则相干时间越长。
5.关于相干性的两个结论：（1）相格空间体积以及一个光波模式或光子偏振态占有的空间都等于相干体积。
（2）属于同一状态的光子或同一个模式的光波是相干的，不同状态的光子、不同模式的光波是不相干的。
三、光子简并度：同一状态的光子数、同一模式的光子数、处于相干体积的光子数、处于同一相格的光子数。
四、自发辐射：处于高能级的一个原子自发地向低能级跃迁，并发射出一个能量为νh 的光子，这种过程叫自发跃迁，由原子自发跃迁发出的光成为自发辐射。
五、受激辐射：处于上能级的原子在频率为ν辐射场作用下，跃迁至低能级，并辐射出一个能量为νh 的光子，受激辐射跃迁发出的光成为受激辐射。
六、受激吸收：处于低能级的一个原子，在频率为ν的辐射场作用下，吸收一个能量为νh 的光子并向高能级跃迁。
七、辐射跃迁：自发辐射跃迁、受激辐射跃迁，非辐射跃迁：受激吸收八、增益系数：用来表示光通过单位长度激活物质后光强增长的百分比。
()()z I dz z dI g 1=。
九、饱和增益：增益系数g 随着z 的增加而减小，这一现象称为饱和增益。
十、引起饱和增益的原因：1.光强I 的增加是以高低能级粒子数差的减小为代价的。
2.光强越大，高低能级的粒子数差减小的就越多，所以g 也随z 的增大而减小。
十一、光谐振腔的作用：1.模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高相干性。
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）。
激光检测考试总结范文1，激光产生的条件是：、、2、激光的特点主要有：、、、可以归结为3、激光谐振的稳定条件：4、稳频的方法5简述激光器的工作过程6简述自发辐射、受激辐射和受激跃迁的特点7简述二能级系统为何不能产生激光，以及四能级系统的阈值为何比三能级系统的低8简述基模高斯光束的基本性质9简述光学谐振腔的作用10简述声光调Q的原理过程一试分别从粒子角度和光强角度建立激光产生的阈值条件1.简并度：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级称为简并能级，同一能级所对应的不同电子运动状态的数目称为简并度；2.自发辐射：处于高能级E2的原子是不稳定的，即使没有外界作用。
也将自发的跃迁到低能级E1，发射一个频率为v，能量为hv=E2-E1的光子；3.受激辐射：处于高能级E2的原子，在它发生辐射之前，若受能量为hv=E2-E1的外来光子的刺激作用而跃迁到低能级E1，将发射一个与外来光子的频率，相位，偏振方向和传播方向相同的光子；受激吸收：处于低能级E1的原子受到能量为hv=E2-E1的光子作用时，将吸收这一光子而跃迁到高能级E2；4.简述激光产生的基本条件：（1）激励能源（即泵浦）为前提条件；（2）必须有使光产生放大作用的增益介质和使光产生共振作用的谐振腔；（3）满足阈值条件，即光在谐振腔内来回一次所获得的增益必须不小于它的损耗之和；5.激光器的基本物理性质及体现：（1）方向性：光源发出的光束的方向性通常用发散角来表示，激光器的发光面仅仅是一个端面的一个圆光斑，发出光束的发散角可小于0.001rad，一般来说，激光器的发散角都接近该激光器的出射孔径所决定的衍射极限；（2）高亮度：光源发光立体角越小，发光时间越短，亮度越高；（3）单色性：线宽越窄，光的单色性越好，一台一般单模稳频的氦氖激光器，其线宽可达10的-11次方，甲烷吸收稳频氦氖激光器的线宽达10的-13次方；（4）时间相干性：同一光源发出的两列波经过不同的路径，在相隔一定时间后在空间某点会合的相干性，这段时间称为相干时间，用相干长度或相干时间描述；——迈克尔逊干涉仪；（5）空间相干性：指同一时间由空间不同点发出的光波的相干性，用相干面积描述；——杨氏双缝干涉；6.激光器稳频的方法：（1）被动稳频：控制温度，腔体材料互补，防震和密封等。
激光原理考试重点激光原理考试重点第一章激光的基本原理1.光子的波动属性包括什么？动量与波矢的关系？光子的粒子属性包括什么？质量与频率的关系？答：光子的波动性包括频率，波矢，偏振等。
粒子性包括能量，动量，质量等。
动量与波矢：质量与频率：2.概念：相格、光子简并度。
答：在六维相空间中，一个光子态对应的相空间体积元为，上述相空间体积元称为相格。
处于同一光子态的光子数称为光子简并度，它具有以下几种相同含义：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3.光的自发辐射、受激辐射爱因斯坦系数的关系答：自发跃迁爱因斯坦系数：.受激吸收跃迁爱因斯坦系数：)。
受激辐射跃迁爱因斯坦系数：。
关系：;;为能级的统计权重(简并度)当时有4.形成稳定激光输出的两个充分条件是起振和稳定振荡。
形成激光的两个必要条件是粒子数反转分布和减少振荡模式数5.激光器由哪几部分组成？简要说明各部分的功能。
答：激光工作物质：用来实现粒子数反转和产生光的受激发射作用的物质体系。
接收来自泵浦源的能量，对外发射光波并能够强烈发光的活跃状态，也称为激活物质。
泵浦源：提供能量，实现工作物质的粒子数反转。
光学谐振腔：a)提供轴向光波模的正反馈；b)模式选择，保证激光器单模振荡，从而提高激光器的相干性。
6.自激振荡的条件？答：条件：其中为小信号增益系数：为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
7.简述激光的特点？答：单色性，相干性，方向性和高亮度。
8.激光器分类：固体液体气体半导体染料第二章开放式光腔与高斯光束1.开放式谐振腔按照光束几何偏折损耗的高低，可以分为稳定腔、非稳腔、临界腔。
2.驻波条件，纵模频率间隔答：驻波条件：应满足等式：式中，为均匀平面波在腔内往返一周时的相位滞后；为光在真空中的波长；为腔的光学长度；为正整数。
相长干涉时与的关系为：或用频率来表示：.纵模频率间隔：不同的q值相应于不同的纵模。
腔的相邻两个纵模的频率之差3.光线在自由空间中行进距离L时所引起的坐标变换矩阵式什么？球面镜的对旁轴光线的变换矩阵？答：光线在自由空间中行进距离L时所引起的坐标变换矩阵式球面镜的对旁轴光线的变换矩阵：而为焦距。
对了课本两遍，基本覆盖所有考点，部分小四字体重在辅助理解。
有填空、名词解释、计算、简答。
计算题四个中出三个。
↖(^ω^)↗第一章1、光的基本性质：波粒二象性；波动性（电磁波），粒子性（光子流）。
2、光与物质的相互作用有：自发辐射、受激辐射、受激吸收。
普通光源中（自发辐射）占主要；激光器中（受激辐射）占主要。
3、简答：自发辐射、受激辐射、受激吸收之间关系：A21n2dt+B21n2ρv dt=B12n1ρv dt在光和大量原子系统的相互作用中，三者是同时发生的。
在单位体积中，在dt时间内，由高能级E2通过自发辐射和受激辐射而跃迁到低能级E1的原子数，应等于低能级E1吸收光子而跃迁到高能级E2的原子数。
4、光谱的（线型）和（宽度）与光的（时间相干性）直接相关。
自然增宽的线型函数：f N(v)=A/(4π2(v-v0)2+(1/2τ)2)f N(v)表示在频率v附近单位频率间隔的相对光强随频率的分布。
A为比例常数。
所得谱线的自然增宽是因为作为电偶极子看待的原子做衰减振动而造成的谱线增宽。
5、（名词解释）光的多普勒效应：随着光源和接收器的相对运动而发生光源的频率发生改变（频移）称为多普勒效应。
运动对向接受体频率增高，背向接受体频率降低。
6、（名词解释）均匀增宽与非均匀增宽：均匀增宽：自然增宽和碰撞增宽中每一个原子所发的光对谱线内任一频率都有贡献，而且这个贡献对每个原子都是等同的，这种增宽为均匀增宽。
非均匀增宽：不同粒子对谱线不同频率部分的贡献不同, 即可分辨谱线线型哪一频带是由哪些特定粒子发射的(∵热运动速度矢量相同的粒子引起的频移相同)7、（简答）实现光的放大的条件：1）需要一个激励能源，用于把介质的粒子不断地由低能级抽送到高能级上去；2）需要合适的发光介质（激光工作物质），它能在激励能源的作用下形成n2/g2>n1/g1的粒子数密度反成分布状态。
8、（简答）产生激光的条件：1）有提供放大作用的增益介质作为激光工作物质，其激活粒子（原子、分子或离子）有适合于产生受激辐射的能级结构；2）有外界激励源，将下能级的粒子抽运到上能级，使激光上下能级之间产生粒子数反转；3）有光学谐振腔，增长激光介质的工作长度，控制光束的传播方向，选择被放大的受激辐射光频率以提高单色性。
光谱有关知识点归纳总结一、光谱学的基本原理1. 光的电磁波性质光是一种电磁波，具有波长和频率，可以在真空中传播。
波长和频率之间有一个固定的关系，即光速等于波长乘以频率。
不同波长的光对应于不同的颜色，波长越短，频率越高，对应的颜色就越偏向紫色。
2. 物质的光谱特性不同物质对光的吸收、发射、散射都有特定的规律和特性。
通过观察物质对光的相互作用，可以了解其组成、结构和性质。
3. 光谱的分类根据不同的光谱特性，可以将光谱分为吸收光谱、发射光谱、拉曼光谱、散射光谱等，每种光谱都有自己独特的应用领域。
二、光谱分析的方法1. 吸收光谱分析吸收光谱分析是利用物质对特定波长光的吸收来研究其成分和浓度的方法。
其原理是当物质吸收特定波长光时，会产生吸收峰，吸收峰的强度与物质的浓度成正比。
2. 发射光谱分析发射光谱分析是通过加热或激发物质使其发射特定波长光来研究其成分和结构的方法。
发射光谱可以直接测定物质的元素组成，并用于光谱荧光法、原子发射光谱法等。
3. 拉曼光谱分析拉曼光谱分析是利用激光与样品相互作用产生拉曼散射光的方法，可以用于研究物质的结构和化学键。
4. 散射光谱分析散射光谱分析是通过测定物质对散射光的散射强度和方向来研究其性质和结构的方法，广泛应用于材料、生物等领域。
三、光谱学在不同领域的应用1. 化学分析领域光谱学在化学分析领域有着广泛的应用，可以用于研究物质的成分、浓度、结构和性质，包括红外光谱、紫外可见光谱、质谱等。
2. 生物医学领域在生物医学领域，光谱学可以用于研究生物大分子的结构和功能，包括蛋白质、核酸、多糖等，用于药物分析和诊断。
3. 天文学领域光谱学在天文学领域有重要的应用，可以用于研究星际空间中的物质组成、温度、运动状态等，包括天体光度学、分光测速等。
4. 材料科学领域光谱学在材料科学领域可以用于研究材料的组成、结构和性质，包括材料表面光谱分析、光学薄膜分析等。
研究物质的光谱特性对于深入了解物质性质和结构具有重要意义，光谱学的发展也不断推动着其他学科的进步。
一、分子荧光的发射特征及产生原因电子由第一激发单重态的最低振动能级→基态（多为S 1→S 0跃迁），发射波长为λ 2的荧光；10-7～10 -9s 。
发射荧光的能量比分子吸收的能量小，波长长； λ 2 > λ 2 > λ 1 分子产生荧光必须具备的条件（1）具有强的紫外-可见吸收；（2）具有一定的荧光量子产率。
要使分子产生荧光，则分子结构能吸收UV-Vis 辐射, 且要有较高的荧光效率。
若分子吸收UV-Vis 辐射能力越强，发光越强一个分子的荧光发射有如下特征：二、超拉曼散射定义三、棱镜和光栅的色射特性1.棱镜分光与光栅分光比较（1）光栅分光具有较高的分辨率 （2）工作波长基本不受限制（3）光栅分光的波长扫描机构为正弦机构，易实现；棱镜分光由于色散材料的非线性，往往用凸轮机构或程序控制。
（4）棱镜无光谱重叠，光栅应用中可能需要filter 或光栅 （5）可先光栅由于鬼线的存在有可能出现假谱线造成误判 （6）光山岩蛇的光谱强度分开不太均匀，棱镜较均匀 （7）光栅分光系统中，照相物镜像差较正（8）光栅较难维护，对环境要求高棱镜适应性强 2.光栅色散特性四、偏光光谱技术优点1.与其他无多普勒光谱技术相比，它有很高的光谱分辨率，限制偏振光谱分辨率的主要因素是因为泵浦光和探测光之间不可能完全共线反向，小的夹角产生了剩余多普勒展宽。
2.偏振光谱的灵敏度比饱和吸收光谱提高了2到3个量级。
3.偏振信号的色散线型可以再不需要任何频率调谐的情况下，把激光器频率稳定到谱线中心上，而很高的信噪比又可能保证稳频的精度。
五、光电离光谱质谱检测或离子的质荷比222L t V e m ⋅=直线式TOF 的质量分辨率约为400，直线式TOF 质量的分辨率受限制的主要原因是激光激发产生的初始离子/中性粒子的能量具有分散性。
这是因为：（1）母体中性分子的初始动能不同，（2）碎裂时形成期间的初始动能差别，（3）空间电荷效应的影响，（4）有限的离子源体积导致在飞行时间上的分散。
在反射式TOF 中，通过对反射电场的特殊设计，使离子在不同反射场中实现折返运动，大大地克服诸离子的初始能量的分散性，从而有效的提高质量分辨率指标。
其主要原理为：能量较大其速度也较大的离子，较深地进入反射场中，于是在反射场内停留较长时间才被反射出来。
通过选择适当的反射电场大小，质量相同但初始能量不同的离子可以同时到达收集器了。
六、激光器选模 1.模式竞争：（1）横模选择原理：利用谐振腔对不同横模具有不同的衍射损耗的性能。
（基模的衍射损耗最低，随着横模的阶次的提高衍射损耗增加）从而通过设计谐振腔，使单横模TEM00模满足阈值条件，其他高阶横模不满足阈值条件，实现选模。
以小孔光阑法为例，在腔内插入合适尺寸的小孔光阑，可使高阶横模当掉一部分，降低谐振腔菲涅尔数，增加衍射损耗，而基模顺利通过，来抑制高阶横模振荡 （2）纵模选择原理：一般谐振腔中不同纵模有着相同的损耗，但是由于频率的差异而具有不同的小信号增益，因此扩大和充分利用相邻纵模横向的增益或为引入损耗差是进行纵模选择的有效途径。
控制各纵模的增益和损耗相对大小，使其中只有一个纵模满足振荡条件实现选模。
以F-P 标准具为例，只有它们的本征频率重合才能形成激光振荡，其他模式将被抑制，如果取C/2d 近似等于增益带宽，则标准具的干涉极大只有一个落在增益曲线范围内即实现纵模选择七、气体吸收（谱线线宽线型、展宽机制） 1.线型线宽定义：吸收或发射光谱的强度，是一个以频率() /0k i E E -=ν为中心的光谱分布，称0ν附近的函数)(v I 为谱线的线型。
每条谱线在其中心频率0ν附近都有一固有的频率分布，通常将强度下降到一半时相应的两个频率之间的间隔v ∆定义为一条谱线的频率宽度，简称线宽。
2.对于一般情况下的原子，谱线展宽分为两类：均匀展宽和费均匀展宽。
自然线宽和不考虑碰撞导致分子速度变化的碰撞展宽属于均匀展宽，多普勒展宽和考虑碰撞产生分子速度变化的碰撞展宽属于非均匀展宽。
3.自然线宽均匀展宽：由于基态和激发态的能量不可能是一个精确确定的量，而有一定的范围技能及具有有限的宽度，一受激原子自发跃迁谱可以用一在无外场作用下的阻尼谐振子讨论得到的规范在强度线型（洛伦兹线型）的半宽即为自然线宽。
多普勒展宽：光学中的多普勒效应使得发光原子相对于观察者（检测器）运动而产生一种光波频移现象，原子吸收频率的非均匀展宽，这种多普勒频移造成了吸收谱线的多普勒展宽。
其线型为，它的线宽为。
碰撞展宽：由于原子间相互作用而导致谱线展宽饱和展宽：再强辐射场下，受激吸收和发射能引起原子系统在能级E1和E2上粒子数密度N1和N2的显著变化而出现了饱和现象，这种粒子数密度的饱和，引起谱线的附加展宽即饱和展宽。
（均匀线型的饱和很赞款为洛伦兹型）渡越时间展宽：分子与辐射场的作用时间往往短于受激态的自发寿命，在这种情况下，分子的消多普勒跃迁的线宽极限不再由自发寿命来确定，而由分子渡越激光束与辐射场的作用时间来决定（当光束截面场分布为高斯分布时，渡越展宽线型为高斯线型）八、调Q 技术Q 开关的基本思想：设法控制光腔在泵浦期间的损耗，使在泵浦脉冲前期腔的损耗很大，光的增益小于损耗，达不到激光起振的阈值，在泵浦脉冲作用下粒子数反转持续增大待粒子数反转积累到很大数量，介质的增益足够大时，突然减小损耗，于是光的增益将大大超过损耗，在瞬间建立起很强的激光。
主动调Q ：采用外界控制的调制元件控制腔的损耗参数，常用有转镜调Q 、声光调Q 、电光调Q 等；被动调Q ：利用对光强有可饱和吸收的材料实现调Q ，例如染料调Q 。
电光调Q KDPM1 激光棒 格兰棱镜 uN4 M2 调Q 脉冲 九、高灵敏检测技术1.列举三种高灵敏探测技术并简述其原理：（1）腔内吸收光谱技术将样品池放入激光谐振腔中，墙内的光束既是激光器振荡谱线，又是样品分子的激发光束，图中，安装在反射镜M2上的PZT 腔内标准具一起组成激光波长的调谐机构，使激光谱线扫过样品的吸收光谱区，样品分子未吸收时的激光输出光腔I 。
为探测器D 输出的基线，当激光波长扫描到样品分子的某个吸收峰上时，激光器的输出光强急剧下降，这种强度变化也就构成了样品的吸收谱线，变化的幅度就是吸收谱线的强度，样品对吸收越强输出光强越小，吸收谱线越大。
（2）光电流光谱技术放电管具有中空的阴极，其中充满待测气体。
激光束通过放电区域，当激光束频率调谐到放电管中样品分子能带Ej-Ek 跃迁时，则两个能级上的粒子数密度)(j j E η和)(k k E n 将要发生变化。
由于这两个能级的分子离化率不同，所以这种粒子数变化将导致放电管电流的变化I ∆。
从而引起镇流电阻R 上的电压变化I R U ∆=∆ 如果入射激光被斩波器斩波，这个交流信号也可以利用锁定放大器直接放大。
（3）电离谱电离谱就是通过测量位于激发态Ek 上的分子和原子被电离后，产生的离子或电子来了解样品对光子吸收情况的一种光谱技术用电子倍增管手机因电力产生的电子，光子倍增管用于监测。
（4）激发谱激光的激发谱在可见和紫外区域能达到很高的灵敏度。
如果激光泵浦源频率调谐到样品的吸收线上，就可以使分子产生Ej-Ek 的共振吸收。
长度为x ∆的样品每秒吸收的光子数为x n N n jk j a ∆=τσ，式中τn 为每秒入射到样品上的激光光子数。
jk δ为分子的吸收截面，j N 为处于低能级的分子密度，而每秒处于激发态的分子辐射的荧光光子数则为k a k k f n A N n η==，∑=mkm k A A 是对所有低能级总的自发辐射几率，kk k k R A A +=η是“量子效率”。
设荧光辐射进入检测器部分为δ，以ph n 表示其光子数，检测器的量子效率为phpephn n =η，则产生ph ph pe n n η=个光电子。
从上面几个公式得出δηησδηητph k jk j ph k a pe x n N n n ∆==，以上可以看出，光子数正比于jk j N σ，而它正比于总荧光强度)(τλf I 。
因此可以得出当泵浦激光频率在样品分子吸收区域内调谐时，荧光强度随波长的变化函数曲线，而它又是和样品吸收光谱一一对应的，我们把它叫做激发谱。
2.列举三种高分辨率光谱技术（高分辨率光谱：突破多普勒极限达到自然线宽范围）（1）饱和吸收光谱（使用最普遍）它是基于用可调谐激光器泵浦，令速度为k w w v/)(0-=的分子因共振而被强烈激发，使处于低能级Ej 上的分子减少，对应于共振吸收频率的粒子布居数减少，在i n (v)曲线上出现贝纳特孔，从而实现选择饱和的一种光谱技术。
（2）偏振光谱技术单色可调谐激光器输出的光被分束板分成两束，弱观测光I1和泵浦光I2观测出I1经P1后变成线偏振光，经过样品，最后经过近乎正交于P1的P2到达探测器，泵浦光I2经4/λ玻片变为圆偏振光，让它和观测光反方向通过样品由于跃迁选择定则的限制，较强的泵浦光使样品产生一种非均匀饱和，等效于角动量空间取向的非均匀分布，使样品变成各向异性介质，使得经P1起偏的观测光经过样品时出现双折射现象，偏振面并产生轻微旋转，当激光频率w 在均匀展宽w δ范围内调谐到与分子跃迁频率w 。
相同时，泵浦光和观测光与同一群分子相作用，再经一起偏器近似垂直的检偏器P2后，在探测器上得到无多普勒展宽信号。
（3）双光子无多普勒光谱技术基本原理：谱线的多普勒展宽实质就是运动速度不同的原子发射或吸收不同的光子动量引起的，在双光子吸收中，原子可以从传播方向相反地光束中各吸收一个光子，光子的动量将发生相消作用，原子吸收或发射的是无动量的光子，谱线就不会出现多普勒展宽。
（4）量子拍频光谱技术如果原子所处的激发态是两个或数个相互靠的很近的能级，则原子发射的荧光在其强度随时间衰减的同时，还会观察到受调制的现象。
荧光强度的调制现象称为量子拍频，量子拍频的调制频率决定于两激发能级的间距。
因此远小于光学跃迁频率，不受多普勒展宽的影响，量子拍频光谱技术属于无多普勒展宽光谱技术。
十、光电流效应，测量原理1.光电流效应：光电流光谱技术就是利用激光改变气体放电电离状态的一种光谱技术。
当适当波长的激光照射时，放电气体的电离程度将会发生变化，并在它的放电电流中反映出这种变化，这就是光电流效应。
2.放电管具有中空的阴极，其中充满待测气体。
激光束通过放电区域，当激光束频率调谐到放电管中样品分子能带Ej-Ek 跃迁时，则两个能级上的粒子数密度)(j j E η和)(k k E n 将要发生变化。
由于这两个能级的分子离化率不同，所以这种粒子数变化将导致放电管电流的变化I ∆。
从而引起镇流电阻R 上的电压变化I R U ∆=∆ 如果入射激光被斩波器斩波，这个交流信号也可以利用锁定放大器直接放大。
