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《【精品】激光原理及應(yīng)用課程論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、激光原理及應(yīng)用課程論文通過一個學(xué)期對《激光原理及應(yīng)用》的學(xué)習(xí)，使我對激光這一物理分支學(xué)科有了更加深入的了解，從光的本性到激光的工作原理，再到激光的輸出特性及基本技術(shù)，理論結(jié)合應(yīng)用。激光在日常的生產(chǎn)生活中的作用日益增加。根據(jù)課本中最后一章得內(nèi)容和自己的總結(jié)對激光在科學(xué)技術(shù)前沿問題中的應(yīng)用做一個歸納。其中包含課本中的知識，以及我自己對知識的看法，還有激光在生活中的應(yīng)用。一.激光核聚變1受控核聚變*為什么選擇核聚變？核聚變有突岀的優(yōu)點，低原子序數(shù)的元素通過聚變反應(yīng)為更高序數(shù)的元素，反應(yīng)中損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成能量放出，提高能量效率比裂變更高。1）發(fā)展聚變能應(yīng)用是替代化石類燃料與
2、裂變能，推動人類文明發(fā)展的理想途徑。2）聚變吋，參加反應(yīng)的原了核都帶正電，彼此之間互相排斥。粒子必須具有極高的動能，才能克服這種排斥作用，彼此接近到足以發(fā)生反應(yīng)的程度。2磁力約束和慣性約束方法1）利用核聚變提取能量有兩個條件：一是保證充分的反應(yīng)時間；二是約束高溫等離子體。2)目前比較實用的能達到勞森條件的裝置有兩大類。一是利用一定的強磁場將高溫等離子體進行約束和壓縮，使之達到勞森判據(jù)，即所謂的“磁力約束方法"(magneticconfinementfusion,MCF)。二是慣性約束(inertialconfinementfusion,ICF)法，利用高功率的激光束
3、或粒子束均勻照射用聚變材料制成的微型靶丸，在極短的時間內(nèi)迅速加熱壓縮聚變材料使之達到極高的溫度和密度，在其分散遠離以前達到聚變反應(yīng)條件，引起核聚變反應(yīng)條件。3)3?口20世紀60年代初梅曼成功地研制出激光器后不久,在美國及前蘇聯(lián)就開始了激光核聚變——慣性核聚變的研究。3激光壓縮點燃核聚變的原理壓縮點燃的方式有兩種：一種是宜接照射方式——多束激光以球?qū)ΨQ方式直接照射在靶丸表面；一種是間接照射方式——將靶丸放入由金等重金屬制成的空腔中，通過激光照射空腔內(nèi)表面產(chǎn)生的X射線再照射靶丸。二.激光冷卻1.20世紀80年代，借助于激光技術(shù)獲得了中性氣體分子的極低溫(如，10-10
4、K)狀態(tài)，實現(xiàn)了單個原子的操縱。這種獲得低溫的方法就叫激光冷卻。2?激光冷卻的基本思想是：運動著的原子在共振吸收迎面射來的光子后，從基態(tài)過渡到激發(fā)態(tài)，其動量就減小，速度也就減小了。速度減小的值為仔Me溫度也就降低了。由于這種減速實現(xiàn)時必須考慮入射光子對運動原子的多普勒效應(yīng)，所以這種減速就叫多普勒冷卻。3?由于原子速度可正可負，就用兩束方向相反的共振激光束照射原了。這時原了將優(yōu)先吸收迎面射來的光了而達到多普勒冷卻的結(jié)果。4?實際上，原子的運動是三維的。1985年貝爾實驗室的朱棣文小組就用三對方向相反的激光束分別沿x,y,z三個方向照射鈉原子，在6束激光交匯處的鈉原子團
5、就被冷卻下來，溫度達到了240°Ko5.朱棣文的三維激光冷卻實驗裝置屮，在三束激光交匯處，由于原了不斷吸收和隨機發(fā)射光子，這樣發(fā)射的光了乂可能被鄰近的其他原子吸收。一種捕獲原子使之集聚的方法是利用“原子阱”，這是利用電磁場形成的一種“勢能坑”，原子可以被收集在坑內(nèi)存起來。一種原子阱叫“磁阱"，它利用兩個平行的電流方向和反的線圈構(gòu)成。*真正的玻色?愛因斯坦凝聚宏觀數(shù)目的玻色子處于同一個量子基態(tài)。它實現(xiàn)的條件是粒子的徳布羅意波長大于粒子的間距。在被激光冷卻的極低溫度下，原子的動量很小，因而徳布羅意波長較長。同時井內(nèi)又可以捕捉到較多的原子，他們相互作用很弱而間距很小，因而
6、能達到凝聚的條件。三?激光操縱微粒1光捕獲1）光捕獲法是利用光的力學(xué)作用，對微米以下的微小物體，用激光束夾住并使其移動的技術(shù)。2）光子具有一定的動量，當光入射到微粒上時，光動量將隨著與微粒的相互作用中所產(chǎn)生的反射、折射、吸收等過程而變化。而力又由動量的變化所產(chǎn)生，如果在At時間內(nèi)動量的變化量為AP,那么其產(chǎn)生的力F可由下式表示：F=AP/M此力就成為作用在微粒上的力。僅考慮由折射引起的力。3）由上面的分析可知，光所產(chǎn)生的力總是使微粒球向著光束焦點處趨近的。實際上在滿足一定的條件下，不僅這兩條光線，在光束中的其它光線對也有同樣的能力，而且在同時考慮折射光和反射光的情況
7、下也可以得到同樣的結(jié)論。4）微粒球所受到的俘獲力還與微粒半徑、光束的空間分布、光波長等因素有關(guān)。5）上述的討論中，光所產(chǎn)生的只是使微粒球平移的力，而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，要給微粒一個旋轉(zhuǎn)力矩時可利用光所具有的角動量的方法。2微粒操縱1)單一有機微粒的制作光壓不單提供微粒操縱手段，從化學(xué)觀點看它還能形成聚合結(jié)構(gòu)。激光的聚光斑點直徑是波長級的，因此10nm級的超微粒被吸引到焦點上形成單一微粒。卩q.激光誘導(dǎo)化過程1激光波長和理解能的關(guān)系如果每一個分子的離解是由一個光子照射引起的，每lmol的分子所需要的離解能就等于lmol光子的能量，因而lmol分子的離解能可用下式來表示
