0.0绪论
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0绪论
大学物理课程介绍 二. 研究范围
空间尺度
空 间 尺 度
物理学研究的是最基本的规律，应具有 简洁、和谐、对称和统一的特点。
大学物理课程介绍
大学物理课程介绍
时间尺度 宇宙年龄 地球公转 地球自转 百米跑 介子寿命
中间玻色子寿命
130 ~200亿年
3107 s
105 s
1018 s
10s
108 ~ 1017 s
发电机
大学物理课程介绍
• 第三次工业革命（20世纪）：建立在相对论和量 子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表 的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起 和发展。
激光器
大学物理课程介绍 四. 研究方法
提出问题 观测、实验
推测答案 理论预言 实验检验 修改理论
应用
大学物理课程介绍
大学物理
1024 s
1018s ~ 1024s 共计跨越了42个数量级!
大学物理课程介绍 三. 研究成果
• 第一次工业革命（17~18世纪）：建立在牛顿力 学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为 代表的一系列机械的产生和应用。
蒸气机
大学物理课程介绍
• 第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发 展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设 备的出现和应用。
大学物理与中学物理的关系与差别
1、中学物理是学习大学物理的基础；大学物理是中 学物理的继承与提升，并不是简单的重复。
2、有三点主要差别：
（1）研究的对象不同：由简单到复杂，由特殊到一般。 如：匀速到变速，恒力到变力，均匀到非均匀，质点到 刚体等。 条件不同，定义不同
（2）研究的方法和使用的工具不同： 如：由初等数学到高等数学，由标量到矢量等。
第0章 绪论
0.1.2 机械原理课程的内容
根据内容的性质，研究的问题又可归纳为两类：
第一类：根据已有机构的结构和主要参数来分析该机构或所组
成机器的各种特性（结构、运动学和动力学），即机 构和机器的分析问题，如机构的结构分析、运动分析、
力分析和在已知力作用下机器的真实运动等；
第二类：问题是根据预期的各种特性来确定新的机构和机器的 型式、结构和主要参数，即机构和机器的设计问题， 如各种主要机构的运动设计、机构的平衡和机器速度 波动的调节等。
机械运动简图设计，就是按机械的工作过程和动作要求设
计出由若干机构组成的机构系统运动简图。一般情况下， 它往往是机械最核心的部分。
0.2.2 机械运动方案设计的主要内容
机械运动方案（机械运动简图）的设计主要包括下列两部分。 1．机械运动简图的型综合 它是按工作过程和工艺动作要求来确定若干个执行动作； 根据执行动作要求选择各个执行机构的机构型式（或创造一些
3. 机构系统概念设计理论、方法及计算机辅助实现的研究 机械产品的概念设计和机械系统运动方案设计是机械产品
创新设计的核心。机械产品的概念设计和方案设计又是不同于
一般产品的概念设计和方案设计，它是以机构学为核心的，与 机构学密不可分。
目前的机械产品主要分成两类：机械系统和机电一体化系 统。因此，要解决机械系统概念设计和机电一体化系统概念设 计（它们的设计理论和方法有共同的基础）就要进行机器工作 机理和工艺动作过程的研究；要进行机械产品特定的功能求解
和评价决策以得到最佳功能原理方案，并由此最后完成机械运
动方案的设计。产品方案的好坏，决定着产品性能和成本，关 系到产品的水平和竞争能力，因此，它是产品设计的关键。由
此可见，机械原理课程内容将为方案设计提供设计理论和方法。
《绪论(课件)》课件
绪论与后续课程相互关联 ，共同构成完整的课程体 系，帮助学生系统掌握知 识。
02
绪论的主要内容
绪论的背景和历史
绪论的起源
介绍绪论学科的起源和发展历程，阐述其 在历史上的重要性和影响。
绪论的演变
分析绪论学科在发展过程中经历的主要变 化和转折点，以及推动这些变化的因素。
绪论的现状
介绍绪论学科当前的研究热点和最新进展 ，以及其在现代社会中的应用和价值。
技术进步与应用
关注新技术、新方法在绪 论领域的应用，展望其在 未来可能带来的变革和影 响。
跨学科融合
强调不同学科之间的交叉 融合对于绪论发展的重要 性，探讨多学科视角下的 研究新趋势。
对学习绪论的建议和期望
培养问题意识
鼓励学习者积极关注现实问题，培养发现问题、分析问题和解决 问题的能力。
注重理论与实践相结合
01
02
03
制定学习计划
制定详细的学习计划，包 括学习时间、学习内容和 学习目标，有助于提高学 习效率和效果。
注重理解
学习绪论时，应注重理解 基本概念用到实际情 境中，加深理解和记忆， 同时培养解决问题的能力 。
学习绪论的常见问题及解决方法
问题一
实践结果和讨论
结果
学生需根据实验结果，进行数据分析和处理，得出结论并撰写实验报告。
讨论
组织学生进行实验结果讨论，分享实验心得和经验，加深对绪论课程理论知识 的理解，提高实际操作能力和解决问题的能力。
05
绪论的总结和展望
绪论的总结
绪论的定义与作用
绪论是学术著作的开头部分，用 于阐述研究背景、目的、意义、 方法等，对于整篇论文起到引导
绪论内容抽象，难以理解。
解决方法
02
绪论的主要内容
绪论的背景和历史
绪论的起源
介绍绪论学科的起源和发展历程，阐述其 在历史上的重要性和影响。
绪论的演变
分析绪论学科在发展过程中经历的主要变 化和转折点，以及推动这些变化的因素。
绪论的现状
介绍绪论学科当前的研究热点和最新进展 ，以及其在现代社会中的应用和价值。
技术进步与应用
关注新技术、新方法在绪 论领域的应用，展望其在 未来可能带来的变革和影 响。
跨学科融合
强调不同学科之间的交叉 融合对于绪论发展的重要 性，探讨多学科视角下的 研究新趋势。
对学习绪论的建议和期望
培养问题意识
鼓励学习者积极关注现实问题，培养发现问题、分析问题和解决 问题的能力。
注重理论与实践相结合
01
02
03
制定学习计划
制定详细的学习计划，包 括学习时间、学习内容和 学习目标，有助于提高学 习效率和效果。
注重理解
学习绪论时，应注重理解 基本概念用到实际情 境中，加深理解和记忆， 同时培养解决问题的能力 。
学习绪论的常见问题及解决方法
问题一
实践结果和讨论
结果
学生需根据实验结果，进行数据分析和处理，得出结论并撰写实验报告。
讨论
组织学生进行实验结果讨论，分享实验心得和经验，加深对绪论课程理论知识 的理解，提高实际操作能力和解决问题的能力。
05
绪论的总结和展望
绪论的总结
绪论的定义与作用
绪论是学术著作的开头部分，用 于阐述研究背景、目的、意义、 方法等，对于整篇论文起到引导
绪论内容抽象，难以理解。
解决方法
00绪论
二、本课程的教学目的
1.掌握一个原理：正投影原理；
绪 论
2.具备两种能力：绘制和阅读中等复杂程度的零
件图和装配图；
3.掌握三种技能：尺规绘图、徒手绘图、计算机绘
图；
4.确立一种意识：标准意识 ；
5.养成一种作风：认真负责+严谨细致。
三、本课程的学习方法
1.扎实掌握基本理论；
绪 论
2.切实掌握方法，提高能力；
绪 论
三、本课程怎么学；
四、本课程发展概况。
工程制图
交通学院 教师：王钰明 邮箱:361054269@
绪 论
教学目的与要求
一、掌握本课程的性质。
二、熟练掌握本课程的研究对象。 三、掌握本课程的教学任务。
四、了解本课程的学习方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、本课程的性质与内容
是一门专业基础课。
绪 论
既有系统的理论，又有
较强的实践性。 １. 金工、机械设计、 课程设计、毕业设计、后 续专业课等都要用到本课 程。 ２. 毕业以后，作为 一名工程技术人员，也会 经常与本课程打交道。
3.认真完成作业； 4.紧密结合生产实际。
四、我国工程制图的发展
1.绘图方法：画法几何；
绪 论
2.绘图工具：规矩、绳墨、悬垂；
3.绘图原理：勾股定理； 4.代表性著作：《周礼考工记》《营造法式》 《新仪像法要》《开工天物》《算法统筹》。
绪论小结
绪论部分主要讨论四个问题：
一、本课程是什么； 二、本课程学什么；
专业课程
专业基础课程
基础课程
一、本课程的性质与内容
本课程是研究利用 正投影原理绘制（画） 和阅读（看）机械图样 的一门学科。 机械图样又称为工 程界技术语言。
0 绪论
压注模具主要用于热固性塑料制件的成型。
0.2 塑料模具分类
5．吹塑模具
吹塑模具的成型工艺特点是将挤出或注射出来的尚处 于塑性状态的管状坯料，趁热放到模具型腔内，立即在其 中心通以压缩空气，管状坯料膨胀而紧贴于模具型腔壁上，
冷却定型后即可得到一定形状的中空制件。
0.3 塑料模具技术发展趋势
塑料模具的结构、性能、质量均影响着塑料制件的质量 和成本。 例如一副优良的注射模可以成型上百万次，一副好的压 缩模能成型25万次以上。 从塑料模具的设计、制造 及材料选择等方面考虑，塑料 模具技术的发展趋势可归纳为 以下几方面。
定的保压，塑料在模内冷却、 硬化定型为塑件。
注射模具主要用于热塑
性塑料制件的成型。
0.2 塑料模具分类
2．挤出模具
挤出模具特点是利用挤出机料筒内的螺杆旋转加压的方 法，将塑化好的呈熔融状态的塑料从料筒中挤出，通过特 定截面形状的机头口模而获得连续的型材。 它广泛用于热塑性塑料的管材、棒材、板材、薄膜、线 材及其他异型材的成型。
0.3 塑料模具技术发展趋势
1．塑料模具标准化
塑料模具标准化程度对于缩短模具制造周期、节省材 料消耗、降低成本、适应大规模批量化生产具有重要意义。 模具的标准化程度越高，与业化生产越强，模具制造
周期就越短，生产成本就越低，模具质量就越高；同时模
具设计简化，产品更新换代迅速。
0.3 塑料模具技术发展趋势
0.1 塑料不塑料成型制件
1．塑料的组成
（4）着色剂 起装饰美观的作用，某些着色 剂还能提高塑料的光稳定性、热稳
定性和耐候性。
（5）稳定剂 凡能阻缓材料变质的物质称为 稳定剂。主要有热稳定剂、光稳定 剂和抗氧化剂，作用是抵抗外界因 素引起的老化现象。
绪论1
lg lc Fm Φ Φ ΦRmc Rmg μSc μ0 Sc
（1-10）
上式说明，磁路的磁动势Fm等于磁通与铁心磁阻Rmc和气隙 磁阻Rmg串联值的乘积，这与串联电路的分析相似。由于铁心的导 磁率远远大于气隙的导磁率，即0，RmcRmg，因此，由磁动 势Fm产生的磁通 或磁通强度B主要就取决于气隙的性质，即
统，以进一步提高生产效率。
12
三、本课程的性质、任务和要求 本课程是自动化专业、电气工程及其自动化等相关专业的一
门专业基础课，其任务是使学生掌握电机的基本结构、工作原理
和性能参数，电力拖动系统的各种运行方式、动静态性能分析以 及电机的选择和实验方法，为进一步学习“电力电子技术”、 “电力拖动控制系统”、“PLC控制系统”等课程准备必要的基 础知识。学习本课程必须具备“电路原理”或“电工基础”课程
状复杂的磁路分段处理，简化成若干个几何形状规则的简单磁 路的组合。
25
三、电磁感应定律 1. 电磁感应定律 1831年，法拉第通过实验发现了电磁学中最重要的 规律——电磁感应定律，揭示了磁通与电压之间存在如 下关系： 1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将 在线圈中感应出电动势； 2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即
图1-1 载电导体产生的磁场
如果载流导体是匝数为 N的线圈（如图 1-2 ），则上式可表 示为
Ni H l
（1-2）
16
2. 磁通密度 通常把穿过某一截面S 的磁力线根数被称为磁感应强度， 用磁通 来表示。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为 磁通密度B，且有
Φ B S
（1-3）
3. B-H 曲线 磁场强度H与磁通密度B存在一定的关系，在真空中它们成 正比关系，即
0绪论
70~80年代，基于输入输出或频域分析设计方法与鲁 棒控制结合，鲁棒H∞方法 90年代以后，人工智能控制方法
Control in China
• Engineering Cybernetics， Tsien, H. S., McGraw Hill 1954 • Beginning at 1960s • ISS • Thousands of control scholars now • Future?
§0-5 系统及其分类
所谓系统，是若干部件的组合，这些部件按照一 定的规律组合起来完成某项特定的任务。
从信息传递角度看，控制系统是一个信息传递和加工 的装置。 按照系统的输入输出关系，系统可分为线性系统 （Linear System)和非线性系统(Non-linear System)。
如果一个系统满足叠加原理和齐次性条件，此系 统则为线性系统。
• A CV-22 Osprey, which operates in both rotorcraft and fixed-wing configurations
§0绪论 §0-3控制理论的应用 §0-4控制一个动态系统的几个基本步骤
0-3.控制理论的各种方法对现代技术的发展影响极大: 单回路控制系统,第一代自适应控制器 航天飞机数字自动驾驶仪的精密控制系统 电力生产管理控制系统 高层建筑主动阻尼系统 化工生产过程的新型控制器 热轧厂高速高产高质的多层次多变量的适应控制 0-4.控制一个动态系统的四个基本步骤: 建模：基于物理规律建立数学模型 系统辩识：基于输入输出实测数据建模 信号处理：从噪声污染的观测信号中重构信息 控制的综合：健壮控制、适应控制、多变量控制、非线 性控制、随机控制、分布参数控制
00 绪论 教案
心理学、消费心理学的涵义
通过案例分析及教师讲解，让学生理解。
教学难点
及解决措施
消费心理学的实践运用意义
通过课堂活动，让学生产生感性认识，进一步激发学习兴趣。
教学反思
授课内容及教学活动设计
附注（教学方法、活动形式、辅助手段等）
一、消费心理学ABC(约1课时)
（一）、课程导入，介绍消费者在营销活动中的重要地位
消费心理学是在普通心理学基础上分化、衍生出来的一门学科，是一门专门研究商品销售过程中商品经营者与购买者心理活动产生、发展及其规律的学科。
消费心理学是在以社会经济发展为基础，依据心理学的原理指导商业经济活动的过程中形成和发展起来的一门应用心理学。到1960年，美国心理学会正式组建了消费者心理学会这一分支。
第二，自信的微笑。(请学生阅读《实战攻略0-7用微笑建立桥梁》。在课堂上让学生互相微笑着彼此问好，学习用微笑建立沟通桥梁。)
第三，坚持不懈的行动。［教师让学生了解：再专业的知识和技巧也无法保证能成为优秀的营销人员。因为知识和技巧是“知”，但“知”与“行”是不同的。如果没有“行”（即实践）的话，知识与技巧均无法发挥作用。教师要鼓励学生在学习过程中大胆实践，在实践中掌握知识。请学生阅读《实战攻略08左十右十，知易行难》。］
1、介绍心理学的发展。(学生可能会对心理学感到好奇，认为它很神秘。教师可以略微介绍一下。)
心理学是研究人的心理活动发生、发展规律的科学。心理学的研究对象是人的心理现象。心理学发展迅速，目前已应用到教育、医疗卫生、体育、政治、经济、军事、司法、工业、商业等各个社会领域。
2、介绍消费心理学及研究对象。请学生阅读课本相关内容，并总结消费心理学的研究对象及消费心理学与心理学的关系。
1、课堂小讨论——最近你把零花钱用在哪里了？请学生体会一下消费者的角色。提问：消费者是什么样的人？
通过案例分析及教师讲解，让学生理解。
教学难点
及解决措施
消费心理学的实践运用意义
通过课堂活动，让学生产生感性认识，进一步激发学习兴趣。
教学反思
授课内容及教学活动设计
附注（教学方法、活动形式、辅助手段等）
一、消费心理学ABC(约1课时)
（一）、课程导入，介绍消费者在营销活动中的重要地位
消费心理学是在普通心理学基础上分化、衍生出来的一门学科，是一门专门研究商品销售过程中商品经营者与购买者心理活动产生、发展及其规律的学科。
消费心理学是在以社会经济发展为基础，依据心理学的原理指导商业经济活动的过程中形成和发展起来的一门应用心理学。到1960年，美国心理学会正式组建了消费者心理学会这一分支。
第二，自信的微笑。(请学生阅读《实战攻略0-7用微笑建立桥梁》。在课堂上让学生互相微笑着彼此问好，学习用微笑建立沟通桥梁。)
第三，坚持不懈的行动。［教师让学生了解：再专业的知识和技巧也无法保证能成为优秀的营销人员。因为知识和技巧是“知”，但“知”与“行”是不同的。如果没有“行”（即实践）的话，知识与技巧均无法发挥作用。教师要鼓励学生在学习过程中大胆实践，在实践中掌握知识。请学生阅读《实战攻略08左十右十，知易行难》。］
1、介绍心理学的发展。(学生可能会对心理学感到好奇，认为它很神秘。教师可以略微介绍一下。)
心理学是研究人的心理活动发生、发展规律的科学。心理学的研究对象是人的心理现象。心理学发展迅速，目前已应用到教育、医疗卫生、体育、政治、经济、军事、司法、工业、商业等各个社会领域。
2、介绍消费心理学及研究对象。请学生阅读课本相关内容，并总结消费心理学的研究对象及消费心理学与心理学的关系。
1、课堂小讨论——最近你把零花钱用在哪里了？请学生体会一下消费者的角色。提问：消费者是什么样的人？
0.绪论
量。 • 因此研究测量、保证测量统一和准确的科学被称为计量学 （Metrology）。
• 具体地说，计量学将研究可测的量、计量单位、 计量基准、标准的建立、复现、保存及量值传递、 测量原理与方法及其准确度、观察者的测量能力，
物理常量及常数、标准物质、材料特性的准确确
定，以及计量的法制和管理。
• 实际上，计量一词只用做某些专门术语的限定语，如计量单
• 不同的单位制必须被建立和认同，亦即这些单位制必须被
标准化。由于存在着不同的单位制，在不同单位制间的转 换基础方面也必须有协议。
• 在国际单位（SI）制中，基本量约定为：长度、质量、时
间、温度、电流、发光强度和物质的量等七个量。它们的
量纲分别为：L、M、T、θ、I、N和J表示。 • 导出量的量纲可用基本量量纲的幂和乘积来表示。例如， 导出量一力的量纲理LMT-2，电阻的量纲是L2MT-3I-2。 • 工程上会遇到无量纲量，其量纲中的幂都为零，实际上它 是一个数。弧度（rad）就是这种量。
产品全寿命的各个过程的研究中，测量试验研究是不可缺 少的环节。 • 在工程试验中，需要进行各种物理的测量，以得到准确的 定量结果。 • 机器和生产过程的运行监测、控制和故障诊断也需要在线 测量。 • 测量系统是机器和生产线的重要组成部分。
• 工程测量可分为静态测量和动态测量。
• 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量，例如机械制 造中通过被加工零件的尺寸测量，试图得到制成品的尺寸 和形位误差。 • 动态测量是指随时间变化的物理量的测量，也是本书的主
支持，从而促使测试技术在近20年来得到极大的发展和广 泛应用。
• 工程创新设计，特别是动态设计对振动分析的需求促使
振动测量方法、传感器和动态分析技术与软件的迅速发 展； • 对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽车电子” 技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感 器网络的发展为基础。 • 现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
• 具体地说，计量学将研究可测的量、计量单位、 计量基准、标准的建立、复现、保存及量值传递、 测量原理与方法及其准确度、观察者的测量能力，
物理常量及常数、标准物质、材料特性的准确确
定，以及计量的法制和管理。
• 实际上，计量一词只用做某些专门术语的限定语，如计量单
• 不同的单位制必须被建立和认同，亦即这些单位制必须被
标准化。由于存在着不同的单位制，在不同单位制间的转 换基础方面也必须有协议。
• 在国际单位（SI）制中，基本量约定为：长度、质量、时
间、温度、电流、发光强度和物质的量等七个量。它们的
量纲分别为：L、M、T、θ、I、N和J表示。 • 导出量的量纲可用基本量量纲的幂和乘积来表示。例如， 导出量一力的量纲理LMT-2，电阻的量纲是L2MT-3I-2。 • 工程上会遇到无量纲量，其量纲中的幂都为零，实际上它 是一个数。弧度（rad）就是这种量。
产品全寿命的各个过程的研究中，测量试验研究是不可缺 少的环节。 • 在工程试验中，需要进行各种物理的测量，以得到准确的 定量结果。 • 机器和生产过程的运行监测、控制和故障诊断也需要在线 测量。 • 测量系统是机器和生产线的重要组成部分。
• 工程测量可分为静态测量和动态测量。
• 静态测量是指不随时间变化的物理量的测量，例如机械制 造中通过被加工零件的尺寸测量，试图得到制成品的尺寸 和形位误差。 • 动态测量是指随时间变化的物理量的测量，也是本书的主
支持，从而促使测试技术在近20年来得到极大的发展和广 泛应用。
• 工程创新设计，特别是动态设计对振动分析的需求促使
振动测量方法、传感器和动态分析技术与软件的迅速发 展； • 对汽车性能和安全性要求的不断提高，使得“汽车电子” 技术得到迅速发展，这种发展是以基于总线技术的传感 器网络的发展为基础。 • 现代工程测试技术与仪器的发展主要表现在以下方面：
(0-0)绪论
参考书
汽车概论，夏怀成等编，电子工业出版社，2007
考核方式
平时成绩（考勤）40%＋期末随堂作业60%
绪
论
●汽车是19世纪人类最伟大的发明之一。
一百多年来，人类为发展汽车技术和汽 车工业倾注了大量的聪明才智，使汽车这一 人类的宠儿几乎达到至善至美的程度。在现 代社会里，汽车对人类社会所起的作用和贡 献是任何其他东西都无法替代的。
绪
论
●汽车工业技术对国家整个工业技术具有很 强的辐射和带动作用。 汽车技术中的发明创造非常多，这些发 明创造除在汽车上应用外，很快就被引进到 其他行业，从而促进了其他工业技术的发展。 例如钢铁业、机械制造业、石油化学工业、 电子工业等。因此，汽车工业在西方国家被 誉为“现代工业之花”、科学技术的“催化 剂”。
电控燃油喷射系统、微机点火系统、自动变速器、 ABS及ASR、安全气囊及防撞技术、主动悬架、巡 航系统、GPS、排气净化技术。
5.车辆驾驶与管理 6.汽车的发展简史
简介国内外汽车的发展史、主要汽车制造商、品牌、 事件及人物。
特别提醒
要求
不旷课，不迟到，不早退，不聊天。
教材
现代汽车概论，韩宗奇编著，东北大学出版社， 2001.12
绪
论
● 汽车还在文化、体育、娱乐等方面发挥
着重要作用。 但是，人类在享受汽车带来的速度、便 利、高效和舒适的同时，也承受着汽车带来 的一系列社会问题。
汽车带来的社会问题
1) 汽车消耗了大量的石油资源． ◆美国每辆汽车每年消耗1.8吨燃油; ◆欧盟1.5吨; ◆日本只有1.1吨， ◆而中国竟然高达2.5吨。 2003年我国汽车耗油6050万吨 ，预计到 2010年和2020年，我国汽车燃油消费量将 分别达到2.59 亿吨和5.95亿吨左右 ．
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激 光 原 理／§0.0 绪论
中国： • 1961: 中国第一台激光器诞生于长春光机所
• 早期：莱塞、莱泽、光量子振荡器、光激射器、受激 光
• 激光——钱学森在1963年提出 • 台湾、香港等地：雷射、镭射
1961年，中国第一 台红宝石激光器。
激 光 原 理／§0.0 绪论
激光驱动太空飞船
霍金“突破摄星”(Breakthrough Starshot)计划 纳米飞行器
控制、操纵 孤立原子是 研究人员的 终极追求之 一。
激 光 原 理／§0.0 绪论
玻色—爱因斯坦凝聚
当温度足够低、原子的运动 速度足够慢时，所有原子将 集聚到能量最低的同一量子 态。此时，所有的原子就象 一个原子一样，具有完全相 同的物理性质（导致一种全 新的相态。）
激光冷冻原子
1985年，华裔科学家朱棣文等人，利用激光冷却和捕捉原子的方法，使原子的运动 速度降下来，他们用这种方法使原子气体冷却到2.4*10-4K）。这一杰出的贡献，使 他们获得了1997年的诺贝尔物理学奖。 （目前达到uK，非常接近绝对零度）。
“诺贝尔物理学奖近年较多的关注光学领域的研究成果，一方面 是因为该领域的研究成果往往与最先进、最新的技术发展联系 紧密；另一方面，这些高新技术的发展，恰恰又需要在非常基 础的理论研究方面下工夫。”
2017年诺贝尔物理学奖
广义相对论预言了引 力波、光线的弯曲、 水星近日点进动以及 引力红移效应
LIGO探测器
教学内容：
第一章：激光的基本原理 第二章：开放式光腔与高斯光束 第三章：电磁场和物质的共振相互作用 第四章：激光振荡特性 第五章：激光放大特性 第六章：激光特性的控制 第七章：典型激光器
其它参考资料：
高以智等，激光原理学习指导（第2版），国防工 业出版社，2014. 陈鹤鸣，激光原理及应用，电子工业出版社，2009. 王青圃等，激光原理，山东大学出版社，2003. 克希耐尔，固体激光工程，科学出版社，2002.
互作用的受激辐射来放大和产生电磁辐射 1954：美国汤斯、戈登、前苏联巴索夫、普洛霍洛夫使用NH3分子成功实现微
波量子放大器（微波激射器）——Maser，输出波长1.25cm的微波。Maser——
Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation
1964年提出了激光聚变倡议。
1986年神光-Ⅰ运行
激 光 原 理／§0.0 绪论
1994年，神光-Ⅰ退役， 神光-Ⅱ装置启动
2015年，中国工程物理研究院
神光-ⅠⅠ靶室
神光- ⅠⅠⅠ主机 超高功率脉冲激光装置
继美国国家点火装置后，第二个开展多路 并联激光惯性约束聚变实验研究的国家。
“中国太阳”追梦之旅
受激辐射动画示意图
激光原理与技术
余长明 ycm@
激 光 原 理／§0.0 绪论
“光电信息科学与工程”专业核心课程
教学目标：
掌握激光特性和激光器的工作原理，理解与激光相关的一些 基本物理概念，知道常见激光器的构造和用途，为今后从事 光电子技术相关的研究及开发工作打下良好的专业基础。
课程教材：
周炳琨等编著，激光原理，国防工业出版社，第7版.
如玻色-爱因斯坦凝聚、冷原子钟、冷原子干涉仪以及精密测量等。
激 光 原 理／§0.0 绪论
能源问题：现有资 源能维持多久？
激 光 原 理／§0.0 绪论
核能：一种高效清洁的能源 (1克氘聚变可产生10万度电能)
可控核聚变：
激光约束（惯性约束）核聚变 磁约束核聚变（托卡马克） 超声波核聚变
Laser Beam focused At 1018 W.cm-2
激 光 原 理／§0.0 绪论
托卡马克发展计划全世界最先进的磁约束可控核聚变的装置之一
中科院等离子体所
激 光 原 理／§0.0 绪论
美国国家点火装置（NIF） -人造太阳
铍球中含有放射性氢同位素：氘和氚； 它将接受该系统192个激光器的轰炸。
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光纤通信
LASER λ1 LASER λ2
一门新的科学技术——量子电子 学中的激光技术以科学史上罕见 的高速度向前发展！
激光在科学发展和技术应用两方面还 有巨大的机遇、挑战和创新空间
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之后的发展
1961：He-Ne Laser，波长1.15um(1962年出现可见 光632.8nm);调Q技术;钕玻璃激光器;光纤激光器
英国物理学家
Denis Gabor(1900-1979) 1948年发明全息术，1971年 获诺贝尔物理奖 汞弧灯相干性较差，使得制 作的全息片失真较大，无法得以 实用 1960年激光发明之后，全息 术才得到了飞速的发展
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原子冷冻示意图
当我们加热或冷 却物体时，实际 上就是使物体中 的分子、原子运 动加快或减慢。
教学方式：
课堂教学和自学相结
成绩：
平时成绩（作业+考勤）：40%
期末考试
：60%
绪论
主要内容
激光简介 激光的发展历程
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激光是20世纪的四项重大发明之一
一、激光简介
激光的含义：
中文：受激辐射光放大
有史以来第一张光同 时表现出波粒二象性
英文：Laser
的照片
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation。
AIRS Temperature and H2O Sounding
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二、激光发展的简要回顾
激光理论的积累
1917: 爱因斯坦提出了受激辐射可以实现光放大的概念, 奠定了激光发明的
理论基础。 1950：首次实验发现核自旋系统的粒子数反转分布。
微波量子放大器的诞生
1951：美国汤斯、前苏联巴索夫、普洛霍洛夫提出利用原子(分子)与电磁场相
激光科学的建立
1958: 美国汤斯与肖洛提出了利用开放式光学谐振腔实现光振荡的新思想;布
隆伯根提出利用光泵浦三能级系统实现粒子数反转分布的新构思
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1960: 美国休斯公司的梅曼演示了世界上第一台 激光器——红宝石固态激光器（694.3nm）。
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激光是20世纪的四项重大发明之一
激光的发明促使新的交叉学科的诞生：信息光电子、激光医 疗、激光光谱学、激光加工、激光检测与计量、激光全息、 量子光学、激光武器……
截至2018年，因对激光及其应用的创造性贡献而先 后获诺贝尔物理、化学奖有二十多项。如：
1997：朱棣文、菲利普和塔罗季由于利用激光冷却和钳制原子的研究
CALIPSO- Aerosol and cloud heights Cloudsat - cloud droplets PARASOL - aerosol and cloud polarization OCO - CO2
OCO - CO2 column
MODIS/ CERES IR Properties of Clouds
激光的性质：一种特殊的人造光源
激光的四大特性
一束激光射到月球上，光斑的直径~2km。 手电筒的光射到~m处，扩展成很大的光斑。
特性一：方向性（发散角~10 -4弧度）
特性二：单色性
激光的单色性比普通光高1010 倍
特性三：高亮度
比太阳亮千亿倍，只有氢弹爆炸的瞬间闪光才能与之比拟。
特性四：相干性
LASER λ3
LASER λn
DWDM
λ1＋ λ2＋ λ3＋ λn
λ1 RECEIVER λ2 RECEIVER λ3 RECEIVER λn RECEIVER
光纤通信给人类带来前所未有的信息革命，而在光纤中传输 的信息的载体，正是半导体激光器发出的激光。
量子通信
具有纠缠态的两个粒子无论相距多远，只要一个发生变
结果，共获诺贝尔物理奖
2000：阿尔菲洛夫和克罗默尔由于提出了双异质结半导体激光器而获
得诺贝尔物理奖
2001：碱金属原子稀薄气体的玻பைடு நூலகம்－爱因斯坦凝聚获诺贝尔物理学 2005：美国科学家约翰·霍尔和德国科学家亨施在激光的精密光谱学发
展上、美国科学家格劳伯在相干性的量子理论上获得诺贝尔物理学奖
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1962：GaAs半导体激光器；其他气体激光器 1963：半经典理论，频率特性，功率特性 1964：氩离子、CO2、化学、Nd: YAG激光器 1965：铌酸锂光学参量振荡器；预言锁模效应 1966：固体锁模激光器;染料激光器 1970：准分子激光器 1977：红外波段自由电子激光器 上世纪七十年代—理论体系基本形成。
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战术高能激光武器
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激光驱动太空电梯？
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1954年: 汤斯和戈登发明的NH3 maser
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激光与普通光源的本质区别： 普通光源：热辐射、自发辐射 激 光：受激辐射
自发辐射动画示意图
Corona plasma Core plasma
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激光核聚变：利用激光照射核燃料使之发生核聚变反 应。它是模拟核爆炸物理效应的有力手段。
“神光”计划 ——高能激光系统的球形真空靶室和光学设备。
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中国核科学奠基人—王淦昌院士 高功率激光物理国家实验室
2018年的诺贝尔物理学：光镊技术（Optical Tweezer）和啁啾 脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification）。