激光原理及应用试卷
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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。
激光原理及应用试卷班级姓名成绩一、填空题(1.5×20=30分)1.光与物质的相互作用有三种不同基本过程,即,及A21称为:B21称为:B12称为:自发辐射的平均寿命τ与A21关系为2.引起谱线增宽的原因主要有三种,即。
它们的线型函数有两种,分别是。
3.光的一个基本性质是具有。
一方面光是电磁波,具有波动性质,有一定的和。
另一方面光是光子流,是具有一定和的物质粒子流。
4.产生激光必须具备的三个条件:,,二、问答题(5×6=30分)1.简要叙述激光器稳定出光的过程。
2.三种谱线增宽形式中哪些是均匀增宽?哪些是非均匀增宽,为什么?3.详细说明对称共焦腔中高斯光束的特点,并图示4.叙述用兰姆凹陷稳频的工作原理。
三、 分析题(40分)1. (10’)如图所示为的1E 和0E (基态)分别为激光上下能级,0n 和1n 分别为上下能级的粒子数密度,谐振腔中传播的单色光能密度为ρ(假设其线宽比介质的线型函数)(v f 的线宽窄得多)。
图中过程①为泵浦速率为R 0的抽运过程,②为自发辐射过程,③和④分别为受激辐射和受激吸收过程,自发辐射系数、受激辐射系数和受激吸收系数分别为A 10、B 10、B 01。
试写出1E 能级在单位时间内粒子数密度的增加量,并说明表达式中每一项的物理意义2. (15分)一染料激光器输出激光的波长为0.63μm ,采用平凹腔,凹面镜的曲率半径为2m ,腔长为1m ,(1)求出它所产生的高斯光束的光腰大小和位置,共焦参数f 以及发散角θ。
(2)如果使用焦距为5cm 的凸透镜聚焦,入射光腰到透镜的距离为1.50m 。
问:离透镜1.0m 处的出射光斑半径为多少?3.(15’)设有三束频率分别为0ν、νν∆+0和νν∆-0、光强为I 0、I 1和I 2的强光沿相同方1E 0E向或相反方向(如图)通过中心频率为0ν的非均匀加宽增益介质(I 0>I 1> I 2)。
试分别分析下列两种情况下反转粒子数按速度z υ的分布,并画出相应的分布曲线,要求在图中标出烧孔位置及烧孔深度。
激光原理及应用考试时间:第 18 周星期五 ( 2007年1 月 5日)一单项选择(30分)1.自发辐射爱因斯坦系数与激发态E2平均寿命τ的关系为( B )2.爱因斯坦系数A21和B21之间的关系为( C )3.自然增宽谱线为( C )(A)高斯线型(B)抛物线型(C)洛仑兹线型(D)双曲线型4.对称共焦腔在稳定图上的坐标为( B )(A)(-1,-1)(B)(0,0)(C)(1,1)(D)(0,1)5.阈值条件是形成激光的( C )(A)充分条件(B)必要条件(C)充分必要条件(D)不确定6.谐振腔的纵模间隔为( B )7.对称共焦腔基模的远场发散角为( C )8.谐振腔的品质因数Q衡量腔的( C )(A)质量优劣(B)稳定性(C)储存信号的能力(D)抗干扰性9.锁模激光器通常可获得( A )量级短脉冲10.YAG激光器是典型的( C )系统(A)二能级(B)三能级(C)四能级(D)多能级二填空(20分)1.任何一个共焦腔与等价,而任何一个满足稳定条件的球面腔地等价于一个共焦腔。
(4分)2 .光子简并度指光子处于、、、。
(4分)3.激光器的基本结构包括三部分,即、和。
(3分)4.影响腔内电磁场能量分布的因素有、、。
(3分)5.有一个谐振腔,腔长L=1m,在1500MHz的范围内所包含的纵模个数为个。
(2分)6.目前世界上激光器有数百种之多,如果按其工作物质的不同来划分,则可分为四大类,它们分别是、、和。
(4分)三、计算题( 42分)1.(8分)求He-Ne激光的阈值反转粒子数密度。
已知=6328Å,1/f()=109Hz,=1,设总损耗率为,相当于每一反射镜的等效反射率R=l-L=%,=10—7s,腔长L=。
2.(12分)稳定双凹球面腔腔长L=1m,两个反射镜的曲率半径大小分别为R1=3m求它的等价共焦腔腔长,并画出它的位置。
=,R23.(12分)从镜面上的光斑大小来分析,当它超过镜子的线度时,这样的横模就不可能存在。
《激光原理及应用》期末试题(A卷答案)一、简答题1.激光器的基本结构包括三个部分,简述这三个部分答:激光工作物质、激励能源(泵浦)和光学谐振腔;2.物质的粒子跃迁分辐射跃迁和非辐射跃迁,简述这两种跃迁的区别。
答:粒子能级之间的跃迁为辐射跃迁,辐射跃迁必须满足跃迁定则;非辐射跃迁表示在不同的能级之间跃迁时并不伴随光子的发射或吸收,而是把多余的能量传给了别的原子或吸收别的原子传给他的能量。
3.激光谱线加宽分为均匀加宽和非均匀加宽,简述这两种加宽的产生机理、谱线的基本线型。
答:如果引起加宽的物理因数对每一个原子都是等同的,则这种加宽称为均匀加宽。
自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽均属均匀加宽类型。
非均匀加宽是原子体系中每一个原子只对谱线内与它的表观中心频率相应的部分有贡献。
多普勒加宽和固体晶格缺陷属于非均匀加宽。
4.简述均匀加宽的模式竞争答:在均匀加宽的激光器中,开始时几个满足阈值条件的纵模在振荡过程中相互竞争,结果总是靠近中心频率的一个纵模获胜,形成稳定的振荡,其他的纵模都被抑制而熄灭。
这种情况叫模式竞争。
5.工业上的激光器主要有哪些应用?为什么要用激光器?答:焊接、切割、打孔、表面处理等等。
工业上应用激光器主要将激光做热源,利用激光的方向性好,能量集中的特点。
6.说出三种气体激光器的名称,并指出每一种激光器发出典型光的波长和颜色。
答:He-Ne激光器,632.8nm(红光),Ar+激光器,514.5nm(绿光),CO2激光器,10.6μm(红外)7.全息照相是利用激光的什么特性的照相方法?全息照相与普通照相相比有什么特点?答:全息照相是利用激光的相干特性的。
全息照片是三维成像,记录的是物体的相位。
二、证明题:(每题6分,共18分)1.证明:由黑体辐射普朗克公式33811hKThceννπνρ=-导出爱因斯坦基本关系式:3213218A hn h B cνπνν==三、计算题1.由两个凹面镜组成的球面腔,如图。
激光原理及应用的试题库
一、激光原理
•激光的定义及基本特性
•激光的产生原理
•激光的工作性能指标
•激光的发展历程
二、激光的应用
2.1 激光在医学领域的应用
•激光在眼科手术中的应用
•激光在皮肤美容中的应用
•激光在牙科治疗中的应用
2.2 激光在通信领域的应用
•激光在光纤通信中的应用
•激光在无线通信中的应用
•激光在卫星通信中的应用
2.3 激光在制造业的应用
•激光在激光切割中的应用
•激光在激光焊接中的应用
•激光在激光打标中的应用
2.4 激光在科研领域的应用
•激光在物理实验中的应用
•激光在化学实验中的应用
•激光在生物实验中的应用
三、激光原理及应用的试题
3.1 激光原理试题
1.什么是激光? 写出激光的定义及基本特性。
2.请简要描述激光的产生原理。
3.列举并解释激光的工作性能指标。
4.描述激光的发展历程。
3.2 激光应用试题
1.激光在眼科手术中的应用有哪些? 请简要描述其原理。
2.激光在光纤通信中的作用是什么? 请简要解释。
3.你了解哪些激光在制造业中的应用? 请简单列举并描述一项。
4.举例说明激光在科学研究中的应用。
四、总结
•概述激光原理及基本特性
•简述激光在不同领域的应用
•介绍激光原理及应用的试题
•强调激光技术的重要性及发展前景。
激光原理及应用[陈家璧主编]一、填空题(20分,每空1分)1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程,分别是(自发辐射)、(受激吸收)、(受激辐射)。
2、光腔的损耗主要有(几何偏折损耗)、(衍射损耗)、(腔镜反射不完全引起的损耗)和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。
3、激光中谐振腔的作用是(模式选择)和(提供轴向光波模的反馈)。
4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因,衍射损耗与菲涅耳数有关,菲涅耳数的近似表达式为(错误!未找到引用源。
),其值越大,则衍射损耗(愈小)。
5、光束衍射倍率因子文字表达式为(错误!未找到引用源。
)。
6、谱线加宽中的非均匀加宽包括(多普勒加宽),(晶格缺陷加宽)两种加宽。
7、CO2激光器中,含有氮气和氦气,氮气的作用是(提高激光上能级的激励效率),氦气的作用是(有助于激光下能级的抽空)。
8、有源腔中,由于增益介质的色散,使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率,这种现象叫做(频率牵引)。
9、激光的线宽极限是由于(自发辐射)的存在而产生的,因而无法消除。
10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲,脉冲宽度可达(错误!未找到引用源。
)S,通常有(主动锁模)、(被动锁模)两种锁模方式。
二、简答题(四题共20分,每题5分)1、什么是自再现?什么是自再现模?开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸2、高斯光束的聚焦和准直,是实际应用中经常使用的技术手段,在聚焦透镜焦距F一定的条件下,画出像方束腰半径随物距变化图,并根据图示简单说明。
3、烧孔是激光原理中的一个重要概念,请说明什么是空间烧孔?什么是反转粒子束烧孔?4、固体激光器种类繁多,请简单介绍2种常见的激光器(激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长)。
三、推导、证明题(四题共40分,每题10分)1、短波长(真空紫外、软X 射线)谱线的主要加宽是自然加宽。
试证明峰值吸收截面为πλσ220=。
北京化工高校2024——2024学年其次学期课程名称:《激光原理》期末考试试卷班级:姓名:学号:分数:一、填空(25分)1.兰姆凹陷发生在(综合加宽,非匀称加宽,纯多普勒加宽)介质激光器中。
HeNe激光器是一种(固体、半导体、气体)激光器,其光波长可以是(0.6328A,6943A,3.39μm)。
通常状况下,我们见到的HeNe 激光器发光的颜色是(红色,蓝色,黄色)。
一般状况下,由(两平面镜,一平一凹镜,两凹面镜)组成He-Ne激光谐振腔,两反射镜的透射率是腔的(主要,次要)损耗,只有当(腔长,放电区,毛细管)足够长时,增益才大于损耗,形成激光。
He-Ne激光介质是(综合加宽,非匀称加宽,纯多普勒加宽)介质,多普勒宽度(约1500MHZ,300MHZ,20MHZ),碰撞加宽和充气压(成反比,成正比,无关)。
在激光器内,一个恰为增益线中心频率的谐振频率在增益线上烧(一个孔,两个孔,对称于v的两个孔)。
激光损耗越大,孔(越深,越浅,越宽)。
2.在介质发光时自发放射,受激放射,受激汲取总是(同时,不同时,一种或两种)存在,自发放射几率与介质内光强度(有关,无关,成正比)。
产生激光的条件是(增益大于损耗,有泵浦,有受激放射),满意谐振条件的频率(有形成振荡的可能,不能振荡,形成振荡)。
光放大的条件是(下能级粒子数多于上能级,损耗小于增益,上能级粒子数多于下能级)。
3. 随意一个共焦球面腔与(一个,多个,无穷多个)稳定球面腔等价;随意一个满意稳定性条件的球面腔可以与(唯一一个,多个,无穷多个)共焦腔等价。
4. 在匀称加宽中,每一发光原子对光谱线内(全部频率,多个频率,一个频率)有贡献;在非匀称加宽中,原子体系中每个原子发光只对谱线内(特定频率,一个频率,多个频率)有贡献。
假如对于某种气体激光介质,主要的加宽类型是由碰撞引起的加宽和由多普勒效应引起的加宽,因此在求线型函数时,要考虑(匀称加宽,非匀称加宽,综合加宽)。
激光原理期末考试题及答案# 激光原理期末考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 激光的产生需要满足以下哪个条件?A. 粒子数反转B. 增益介质C. 光学谐振腔D. 所有以上答案:D2. 激光的三个主要特性是什么?A. 单色性、方向性、相干性B. 单色性、亮度、相干性C. 亮度、方向性、相干性D. 单色性、亮度、方向性答案:A3. 以下哪个不是激光器的类型?A. 固体激光器B. 气体激光器C. 半导体激光器D. 热激光器答案:D4. 激光器中的泵浦过程是指什么?A. 将能量注入工作介质B. 将工作介质加热C. 将工作介质冷却D. 将工作介质的粒子数反转答案:A5. 激光器的谐振腔的作用是什么?A. 提供能量B. 储存能量C. 提供反馈D. 吸收能量答案:C6. 激光的相干长度是指什么?A. 激光的波长B. 激光的脉冲宽度C. 激光的相干时间D. 激光的传播距离答案:D7. 激光的调Q技术主要用来实现什么?A. 增加激光的功率B. 增加激光的频率C. 增加激光的亮度D. 增加激光的相干性答案:A8. 激光冷却技术可以用来实现什么?A. 降低物体的温度B. 增加物体的温度C. 保持物体的温度D. 测量物体的温度答案:A9. 激光在医学中的应用主要包括哪些方面?A. 切割、焊接、诊断B. 诊断、治疗、美容C. 美容、诊断、焊接D. 切割、治疗、美容答案:D10. 激光测距的原理是什么?A. 利用激光的单色性B. 利用激光的方向性C. 利用激光的相干性D. 利用激光的高亮度答案:C二、简答题(每题10分,共30分)1. 简述激光的产生原理。
答案:激光的产生原理基于受激辐射。
在激光器中,工作介质被泵浦至高能级,形成粒子数反转。
当处于高能级的粒子受到外部光子的激发时,会以受激辐射的方式释放光子,这些光子与激发它们的光子具有相同的频率、相位和方向。
这些光子在光学谐振腔中来回反射,通过增益介质时不断被放大,最终形成具有高度单色性、相干性和方向性的激光束。
激光原理及应用陈鹤鸣答案1、4.列车员说火车8点42分到站,8点42分指的是时间间隔.[判断题] *对错(正确答案)2、59.1911年,卢瑟福在α粒子散射实验的基础上,提出了原子核式结构模型。
下列关于这个模型的说法中正确的是()[单选题] *A.原子核位于原子的中心(正确答案)B.电子静止在原子核周围C.原子核带负电D.原子核占据了原子内大部分空3、2.运动员将足球踢出,球在空中飞行是因为球受到一个向前的推力.[判断题] *对错(正确答案)4、53.下列实例中不能用光的直线传播解释的是()[单选题] *A.水中倒影(正确答案)B.手影的形成C.日食和月食D.小孔成像5、其原因错误的是()*A.使用的用电器总功率过大B.电路中有断路(正确答案)C.开关接触不良(正确答案)D.电路的总电阻过大(正确答案)6、关于家庭电路和安全用电,下列说法正确的是()[单选题]A.我国家庭电路电压为380VB.发生短路会导致家庭电路中总电流过大(正确答案)C.用湿布擦正在发光的台灯D.在未断开电源开关的情况下更换灯泡7、验电器是实验室里常常用验电器来检验物体是否带电。
用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球,可以发现验电器原来闭合的两片金属箔张开一定的角度,如图61所示。
以下判断中正确的是()[单选题]A.金属球带正电,金箔片都带负电,它们因排斥而张开B.金属球带正电,金箔片都带正电,它们因排斥而张开(正确答案)C.金属球带负电,金箔片都带正电,它们因吸引而张开D.金属球带负电,金箔片都带负电,它们因吸引而张开8、54.如图所示,2019年4月10日人类首张黑洞照片的问世,除了帮助我们直接确认了黑洞的存在外,还证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。
下列关于宇宙的描述中,不正确的是()[单选题] *A.地球是太阳系内的一颗行星B.太阳和太阳系最终会走向“死亡”C.宇宙处于普遍的膨胀之中D.太阳是宇宙的中心(正确答案)9、考虑空气阻力,在空气中竖直向上抛出的小球,上升时受到的合力大于下降时受到的合力[判断题] *对(正确答案)错答案解析:上升时合力等于重力加上空气阻力,下降时合力等于重力减去空气阻力10、在图65的四种情境中,人对物体做功的是()[单选题]A.提着桶在水平地面上匀速前进B.举着杠铃保持杠铃静止C.用力搬石头但没有搬动D.推着小车前进(正确答案)11、23.三个质量相等的实心球,分别由铝、铁、铜制成,分别放在三个大小相同的空水杯中,再向三个空水杯中倒满水(物体都能浸没,水没有溢出,ρ铝<ρ铁<ρ铜),则倒入水的质量最多的是()[单选题] *A.铝球B.铁球C.铜球(正确答案)D.无法判断12、司机驾车时必须系安全带,这是为了防止向前加速时惯性带来的危害[判断题] *对错(正确答案)答案解析:防止刹车时惯性带来的危害13、关于物质的密度,下列说法正确的是()[单选题] *A. 一罐氧气用掉部分后,罐内氧气的质量变小,密度不变B. 一只气球受热膨胀后,球内气体的质量不变,密度变大C. 一支粉笔用掉部分后,它的体积变小,密度变小D. 一块冰熔化成水后,它的体积变小,密度变大(正确答案)14、能量在转化过程中是守恒的,所以能源是“取之不尽,用之不竭”的[判断题] *对错(正确答案)答案解析:能量在转化和转移的过程中是有方向的,所以需要节能15、如图59所示,“蛟龙号”载人深潜器是我国首台自主设计、研制的作业型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为级,是目前世界上下潜最深的作业型载人潜水器。
激光的原理与应用考题一、激光的原理激光是一种特殊的光, 具有单色性、相干性、直接性和高亮度等特点。
它的产生基于激光器的工作原理。
1.如何产生激光?–受激发射:通过外界能量的输入,使得激光介质中的原子或分子跃迁到高能级,然后通过受激辐射从高能级跃迁到低能级,产生光子。
这些光子会引发其他原子或分子的受激辐射,形成连锁反应,最终形成一系列具有相同频率和相干性质的激光光子。
2.激光器的工作原理:–激光介质:使用可受激发射的材料作为储存器。
如固体激光器使用由稀土离子掺杂的晶体作为激光介质,半导体激光器使用半导体材料。
–泵浦源:提供能量以激发激光介质中的原子或分子。
–光学谐振器:包含两个镜子,一个透射镜和一个输出镜。
透射镜使泵浦光进入激光介质,输出镜反射激光光子,从而形成激光光束。
3.激光特性:–单色性:激光是单一频率的光,具有非常窄的频谱线宽。
–相干性:激光是相干光,具有相同相位的光波叠加效应。
–直纹性:激光光束的传播路径很直,光束不会明显发散,可以进行长距离传输。
–高亮度:激光光束具有高亮度,能够产生强烈的光亮。
二、激光的应用激光由于其特殊的光学特性,在许多领域都有广泛的应用。
1.激光切割与焊接:–利用激光的高能量密度和高聚焦度特点,可以将激光用于金属材料的切割。
激光切割具有高精度、速度快、变形小等优点。
–同样地,激光焊接也因其高聚焦度和高能量密度被广泛应用于金属材料的连接和修复工作。
2.激光医学应用:–激光在医学领域具有广泛的应用。
例如,激光可以用于激光手术,通过高能量的激光束进行切割、烧灼或凝固。
–激光也可以用于皮肤美容,通过激光技术可以去除色素沉着、痣、血管病变等。
3.激光测量与检测:–激光测距仪、激光速度仪等激光测量设备利用激光的高度相干性和直纹性进行精确的测量工作。
它们在建筑、工程测量、地质勘探等领域有广泛应用。
–激光雷达则利用激光的束聚性进行遥感测量,广泛应用于气象、地理信息系统等空间观测领域。
激光原理试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 激光的产生原理是基于以下哪种效应?A. 光电效应B. 康普顿效应C. 受激辐射D. 多普勒效应答案:C2. 激光器中,用于提供能量的介质被称为什么?A. 增益介质B. 反射介质C. 吸收介质D. 传输介质答案:A3. 激光器中,用于将光束聚焦的元件是:A. 透镜B. 棱镜C. 反射镜D. 滤光片答案:A4. 激光的波长范围通常在:A. 红外线B. 可见光C. 紫外线D. 所有选项5. 以下哪种激光器是固态激光器?A. CO2激光器B. 氩离子激光器C. 钕玻璃激光器D. 所有选项答案:C6. 激光的相干性意味着:A. 波长一致B. 相位一致C. 频率一致D. 所有选项答案:D7. 激光器的输出功率通常用以下哪种单位表示?A. 瓦特B. 焦耳C. 牛顿D. 伏特答案:A8. 激光切割机利用激光的哪种特性进行切割?A. 高亮度B. 高方向性C. 高单色性D. 高相干性答案:A9. 激光冷却技术主要应用于:B. 工业C. 物理学研究D. 军事答案:C10. 激光二极管通常使用的半导体材料是:A. 硅B. 锗C. 砷化镓D. 碳化硅答案:C二、填空题(每题2分,共20分)1. 激光的英文全称是________。
答案:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation2. 激光器的三个主要组成部分是________、________和________。
答案:工作物质、激励源、光学谐振腔3. 激光器中,________用于提供能量,________用于产生激光。
答案:激励源、工作物质4. 激光的________特性使其在通信领域有广泛应用。
答案:高相干性5. 激光器的________特性使其在医疗手术中具有高精度。
答案:高方向性6. 激光冷却技术中,激光与原子相互作用的效应被称为________。
激光原理与应用的应用题一、激光的基本原理•激光是指由受激辐射产生的一种特殊的光,具有单色性、相干性和高亮度等特点。
•激光的产生需要通过激活外界能量,使得激活物分子达到激发态,并形成粒子的集体振动。
•激光的放大需要通过受激辐射作用,使得原子或者分子从高能级跃迁到低能级,放出原子或者分子光子。
•激光的放大倍数取决于激光器的增益介质,如半导体材料、固体材料或者气体等。
二、激光的应用领域1.医学领域–激光在医学领域中有广泛的应用,如激光手术、激光治疗、激光光谱分析等。
–激光手术可以用于切割、焊接、治疗、照射等操作,具有精确、无创伤、无血肉、恢复快的特点。
–激光治疗可以用于疾病的辅助治疗,如激光杀菌、激光修复、激光去疤等。
–激光光谱分析可以用于检测疾病、判断药物成分、分析生物样品等。
2.通信领域–激光通信是一种高速大容量的信息传输方式,利用光纤将激光信号通过光波传输的方式进行通信。
–激光通信具有高带宽、低损耗、抗干扰等优点,可以用于长距离的通信传输,如网络、电话、电视等。
3.制造领域–激光在制造领域中广泛应用于切割、焊接、打标、激光雕刻等工艺。
–激光切割可以用于金属材料、塑料材料、玻璃材料等的切割加工,具有精度高、速度快、热影响区小等特点。
–激光焊接可以用于金属材料、塑料材料等的焊接加工,具有焊接接头牢固、焊接速度快、焊接热变形小等特点。
–激光打标可以用于产品标志、防伪标志、二维码等的打标加工,具有标志清晰、耐久性强的特点。
–激光雕刻可以用于木材、石材、塑料等材料的雕刻加工,具有精度高、效果好的特点。
4.科学研究领域–激光在科学研究领域中有着广泛的应用,如激光光谱分析、激光成像、激光干涉等。
–激光光谱分析可以用于物质结构的研究、光谱信息的获取、物质性质的分析等。
–激光成像可以用于三维成像、高分辨率成像、红外成像等,对于微小物体或者远距离物体的成像有很好的效果。
–激光干涉可以用于测量物体的形状、曲率、表面质量等,具有高精度、非接触性、动态性等特点。
激光原理笔试题及答案一、选择题(每题5分,共20分)1. 激光的英文缩写是:A. LEDB. LCDC. LASERD. LEDE答案:C2. 激光的产生原理是:A. 热效应B. 光电效应C. 康普顿散射D. 受激辐射答案:D3. 激光器中,工作物质是:A. 气体B. 液体C. 固体D. 所有选项答案:D4. 下列哪种激光器不是基于固体激光器的?A. 红宝石激光器B. 钕玻璃激光器C. 氩离子激光器D. 二氧化碳激光器答案:C二、填空题(每空5分,共20分)1. 激光的特点是方向性好、_______、亮度高。
答案:单色性好2. 激光器的工作原理基于_______效应。
答案:受激辐射3. 激光器的输出功率通常用_______来表示。
答案:瓦特4. 激光器的类型包括固体激光器、_______激光器、气体激光器等。
答案:液体三、简答题(每题10分,共20分)1. 简述激光的产生过程。
答案:激光的产生过程包括激发、粒子数反转和受激辐射放大。
首先,工作物质被激发到高能级,使得高能级上的粒子数多于低能级,形成粒子数反转。
然后,当一个高能级的粒子通过受激辐射释放光子时,会激发更多的粒子以相同的方式释放光子,形成相干光束,即激光。
2. 描述激光在医学领域的应用。
答案:激光在医学领域的应用非常广泛,包括激光外科手术、眼科治疗、皮肤治疗、肿瘤治疗等。
激光手术可以减少出血和感染的风险,提高手术的精确性和安全性。
在眼科治疗中,激光可以用于矫正视力,如LASIK手术。
在皮肤治疗中,激光可以用于去除痣、纹身和疤痕。
在肿瘤治疗中,激光可以用于精确地摧毁肿瘤细胞。
四、计算题(每题20分,共40分)1. 假设一个激光器的输出功率为100mW,工作波长为532nm,请计算激光的光子能量。
答案:光子能量E = h * c / λ,其中 h 是普朗克常数(6.626x 10^-34 Js),c 是光速(3 x 10^8 m/s),λ 是波长(532 x10^-9 m)。
激光技术及原理测试题
姓名:
学号:
一、填空题
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:
二、名词解释
1、模式竞争
2、频率迁移效应
3、兰姆凹陷
4、自再现模
5、品质因数
三、简答题
1、简述激光器的工作过程
2、简述自发辐射、受激辐射和受激跃迁的特点
3、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
4、简述基模高斯光束的基本性质
5、简述光学谐振腔的作用
6、简述声光调Q的原理过程
四、分析题
1、试分别从粒子角度和光强角度建立激光产生的阈值条件
2、试建立并讨论三能级系统速率方程
五、计算题
求图中谐振腔的往返传输矩阵,并求出G参数及腔内任意位置基模光斑表达式。
若R1=100,R2=150,d1=150,d2=220,f=180,试判断谐振腔的稳定性。
单位(mm)。