绪论 激光的物理基础
激光原理第0章绪论
激光制导具有投掷精度高、捕获目标灵活，导引头成本 低、抗干扰性能好、操作简单等优点。其主要制导方式有半 主动制导、主动制导、波束制导。激光制导可同时攻击多个 来袭目标，即把激光信号经过编码以数个指示器分别控制数 枚导弹，打击来袭目标。
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1.3、激光测距与激光雷达(Lidar) 激光测距与普通测距相比，具有远、准、快、抗干扰、无
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激光的发展历史
从历史来看，任何科学发现或科学发明，都不外是两条道 路：
一、自然界业已存在，当人们自觉或不自觉地发现以后再 产生理论，并加以证明和利用，如万有引力、氧气、电磁等， 这种情况称为“科学发现”；
二、自然界（至少地球上的自然界）并不存在的事物，但 人们先从理论上推导、预测，然后再通过努力加以证明和实 现，如相对论、核衰变、核聚变等，这种情况称为“科学发 明”。而后者则更有科学理论性和挑战性，激光的诞生过程 就是属于后者。
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美国雷神公司制造 “百夫长”激光炮
波音公司另外研 发的一款可以安 装在悍马车上的 激光防空武器
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著名的英－阿马岛战争中，英国就曾经使用了激光武 器对付阿方飞机，导致飞行员失明而机毁人亡。在反坦克、 反潜艇中，激光致盲武器也有很大发展潜力，对准潜望镜入 口发射激光，就会把在用潜望镜观看外部情况的敌方人员的 眼睛损伤，坦克和潜艇也就失去作战能力。侦察卫星靠装在 其中的各种光电传感器侦察地面目标，如果用激光束照射其 中的光电传感器也会使侦察卫星变为"瞎子"。
三 . 波长：极紫外──可见光──亚毫米 (100 n m ） （1.222 m m ）
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四、激光的应用
40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与 多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电 技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激 光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析 技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子 光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激 光可控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新 的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业 的发展。
激光基本概述范文
激光基本概述范文激光是一种特殊的光辐射，具有单色性、相干性和方向性等特点。
激光器是一种能产生激光的装置，通常由激发源、增益介质和光腔三部分组成。
激光由于其特殊的性质，在科研、医疗、通信、材料加工等多个领域有着广泛的应用。
激光的单色性是指激光具有极窄的频率谱线，一般能够达到很高的频率稳定性。
这是由于激光的产生依赖于特定的能级跃迁，因此能够产生具有固定频率的光波。
与其他光源相比，激光的单色性使得其具有更强的穿透力和辨识能力。
激光的相干性是指激光光束中的光波具有非常好的相位关系。
这种相位关系使得激光光束能够形成明亮、锐利、高对比度的干涉条纹。
相干性使得激光在干涉、衍射和散射等方面有着独特的应用，例如激光干涉测量和激光全息术等。
激光的方向性是指激光光束能够在相当长的距离上保持较小的光束发散角度。
这是由于激光的光波具有在空间上高度一致的波前形状，能够通过适当设计的光学系统将光束聚焦成较小的点。
激光的方向性使得其在光通信、激光雷达等领域有着广泛的应用。
激光器是产生激光的装置，根据辐射介质的不同，可分为气体激光器、固体激光器和半导体激光器等。
气体激光器利用气体放电产生激发能级，再通过受激辐射过程产生激光。
常见的气体激光器包括氦氖激光器、二氧化碳激光器等。
固体激光器利用固体增益介质，通过光泵浦方式产生激发能级，再进行受激辐射过程得到激光。
常见的固体激光器有Nd:YAG激光器、激光二极管等。
半导体激光器是利用半导体材料的特殊性质产生激光，这类激光器尺寸小、功耗低，广泛应用于光通信和激光打印等领域。
激光的应用十分广泛，其中激光切割是一种主要的激光材料加工方法，广泛应用于金属、塑料、木材等材料的切割和雕刻领域。
激光打印技术利用激光的单色性和方向性，可以高速、高质量地实现文件和图像的打印。
此外，激光还在医疗领域有着广泛的应用，例如激光治疗和激光手术等。
总之，激光作为一种特殊的光辐射，具有单色性、相干性和方向性等特点。
激光器是产生激光的装置，根据辐射介质的不同有气体激光器、固体激光器和半导体激光器等。
光电检测考前复习资料 - 副本
考前复习要点第一章绪论1、光电检测系统的主要组成部分；辐射源，光信号处理，被测对象，光学转换，光电传感转换电路，电信号处理2、电磁波谱的范围？光电检测分析的是哪一部分？0.32-100um3、光电探测的分类按携载信息光源，按被探测光源光谱，按显示方式，按接收方法第二章光电器件的物理基础1、光的波粒二象性；2、光度量与辐射度量的区别；辐射度量适合整个电磁波谱能量计算3、辐射度量的五个基本参量；4、基本概念：辐射体，立体角，朗伯源；5、视见函数；6、光通量、发光强度、光照度、光出射度、光亮度7、半导体的基本特性；热敏性，光敏性，掺杂性8、能带理论；禁带，价带，导带9、本征半导体、N型半导体、P型半导体10、PN结的形成过程用图示表示11、外光电效应、内光电效应、光热效应材料受光照后，光子能量和晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料性质发生变化第三章光电检测器件1、光子检测器件与热电检测器件的特点响应波长有选择性，响应快2、光电检测器件的性能参数灵敏度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度3、噪声参数热噪声，散粒噪声，闪烁噪声4、外光电效应的典型器件光电管与光电倍增管的工作原理、基本特点5、光电发射材料的特点6、光电导效应器件光敏电阻的工作原理基本特点7、光生伏特效应器件光电池与光电二极管的工作原理基本特点第四章热电检测器件1、热辐射引起的热探测器的温度ΔT的求解？2、热电偶的工作原理基本特点接受入射辐射后引起温度升高，产生温差电势。
自发电型传感器，检测范围广，1800℃以上，符合国际计量委员会标准3、热敏电阻的工作原理基本特点、材料特性接受入射辐射后引起温度改变使电阻改变，导致电压变化。
灵敏度高，体积小，适宜动态测量，适于远距离测量和控制，阻值和温度非线性，稳定性和互换性差4、热敏电阻辐射热计的工作原理；5、热释电探测器的工作原理、基本结构极化随温度改变的现象为热释电现象。
激光打标毕业设计论文
毕业设计（论文）选题___激光打标工艺_________ ______________系别_信息工程系_ 班级_10电子信息工程技术1班学生姓名***___________ 学号__20101483___________ 指导教师____***________________________完成日期2012 年11 月12 日摘要激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记。
打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而"刻"出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。
关键词：歌尔激光打标工艺激光打标机使用目录内容提要 (I)摘要 (II)第一章绪论引言 (1)歌尔有限公司以及产品简介 (1)第二章本论2.1激光打标机工作原理以及其优点 (2)2.2 激光打标机种类及其各种类型比较 (5)2.3 激光打标机使用、保养、维修以及故障排除方法 (7)2.4 激光打标机对人体危害以及防护方法 (14)总结 (14)致谢 (2)参考文献 (3)附录 (4)第一章绪论1.1引言激光的原理早在1916 年被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到1960 年激光才被首次成功制造。
激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
1.2歌尔有限公司以及产品简介：歌尔声学自创立以来，始终专注于电声行业微型电声元器件和消费类电声产品的研发和制造，主要产品包括微型麦克风、微型扬声器/受话器、蓝牙系列产品和便携式音频产品，广泛应用在移动通讯设备及其周边产品、笔记本电脑、个人数码产品和汽车电子等领域。
公司赢得了包括三星、惠普、思科、LG、松下、西门子、NEC、富士康、伟创力、宏碁、华硕、联想、京瓷、中兴通讯、缤特力、哈曼、罗技等在内的优质客户资源，在电声行业取得了歌尔声学股份有限公司有利的竞争地位。
绪论和第一章 ppt课件_
后期
集成度以每十年一千倍速度增长.
从基本原理转变为技术的速度加快
比较
电动机 真空管 无线电
X光 雷达 原子反应堆 半导体 激光
原理发现 （年）
1821 1882 1887 1895 1935 1939 1948 1958
工业产品 （年）
1886 1915 1922 1913 1900 1942 1951 1960
速率范围 0(静止)－3×108 m/s(光速)
物质世界总图象
小尺度 —— 粒子物理学 (微观理论)
目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克， 即认为quark没有内部结构
粒子种类 62 种，其中： 规范粒子 13 种
轻子
12 种
夸克
36 种
希格斯粒子
基本相互作用 : 电磁 强 弱 引力
获诺贝尔物理奖的华裔物理学家
经历时间 （年）
65 33 35 18 5 3 3 2
直接从各分支物理实验室移植到工业上的新技术
纳米（ 109）m技术 皮秒（ 10）12s技术 超导技术 …...
IBM公司构成 的铂片表面的 “一氧化碳人 ”身高5纳米 。
提供科学原理
物 理
指导技术路线的选择和技术方案的改进
学 培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼
绪论和第一章 ppt课件
答疑时间： 周二下午 1:00～4:00 地点： 主楼C座0521
作业：学完一章交一次作业，每周二上课 时交给各班物理课代表，由课代表 送到主楼C座0521室
老师信息：姓 名：黄霞 办公室：主楼C座0521
电 话：61772749 13241862748
email: xhuang@
绪论
《激光原理》教案
《激光原理》教案激光原理教案第 2 页组织教学〗调节课堂气氛调动学生积极性， 共同创设和谐活跃的课堂气氛〖导入任务〗各位同学大家好，欢迎来到“激光原理”课程。
光是我们获取外界信息的源泉，如这张M51星云的天文照片所示，由星体发出光经历3100万年的长途“奔波”才来到我们的地球，被我们所观察到，3100万年的历史也在光的传播路径上逐渐展开。
通过我们在大学物理课程的基本学习，我们了解到光是我们电磁波谱中的一段，那么除了我们自然中存在的天然光线，有没有与自然光完全不同的人造线呢？这里我们来看一段视频。
任务 播放电影片段播放电影《星球大战前传2：西斯的复仇》电影片段任务 提问任务 激光名称的由来讲解“激光”名称的由来：“死光”：引入式教学，发引导学生思考：与众不同的人造光线？ 学习的目标对象与需要注意的重点：独特特点。
多媒体演示启发学生思考：自己概念中的激光是什么？童恩正，《珊瑚岛上的死光》，1978年 “镭射” ：LASER 的音译 • LASER ：– Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation• 激光：– 受激辐射光放大任务 激光名称的由来 讲解激光发明史，将光学的最初发展与近现代物理的相关成就进行展示，讲解对于光的认识的发展历程： 17世纪 惠更斯， 虎克 19世纪 麦克斯韦 19世纪末 电磁场理论19世纪末 “两朵乌云 1900年 普朗克 “量子” 1905年 普朗克 “光子” 1913年 玻尔 “原子结构” 1917年 爱因斯坦 “受激辐射” 1928年 Landenburg “受激辐射” “负吸收” 1947年 Lamb“氢原子光谱” 1954年 Townes“Maser” 1960年 Maiman “Laser” 着重讲解梅曼的发明历史故事： • 1960年5月，休斯实验室的Maiman 和Lamb 共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm 的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。
医学物理第三版知识点总结
医学物理第三版知识点总结第一章绪论1、物理与医学物理2、医学物理的发展历程3、医学物理学的研究内容4、医学物理在医学教学和临床中的作用第二章力学基础1、运动学2、静力学3、动力学4、流体力学5、能量守恒定律第三章声学基础1、声波的基本性质2、声波的传播3、超声波的产生与检测4、超声波在医学中的应用第四章光学基础1、光的基本性质2、光的传播3、光的干涉和衍射4、医学光学的应用第五章热学基础1、温度与热量2、热力学循环3、理想气体的热力学过程4、传热学基础5、生物热力学第六章物质结构与辐射1、元素的结构2、原子结构3、辐射的基本性质4、辐射的生物效应第七章核物理基础1、放射性核素的性质2、放射性核素的衰变3、核反应4、核物理在医学中的应用第八章射线物理与辐射防护1、射线的产生2、射线的基本性质3、辐射测量4、辐射防护第九章医学成像技术1、X线成像技术2、CT成像技术3、MRI成像技术4、超声成像技术5、核医学成像技术第十章医学光子学1、医学光子学的基本原理2、光学诊断技术3、光学治疗技术4、光学成像技术第十一章医学声子学1、医学声子学的基本原理2、超声诊断技术3、超声治疗技术4、超声成像技术第十二章医学生物热学1、热生物效应2、生物冷冻技术3、生物热治疗技术4、生物热成像技术第十三章医学核物理学1、核医学的基本原理2、放射性标记技术3、核医学诊断技术4、核医学治疗技术第十四章医学辐射学1、X线诊断技术2、CT诊断技术3、MRI诊断技术4、辐射治疗技术第十五章医学物理学在临床医学中的应用1、医学物理学在放射学中的应用2、医学物理学在核医学中的应用3、医学物理学在超声学中的应用4、医学物理学在光学中的应用5、医学物理学在生物热学中的应用第十六章医学物理学在医学教学中的应用1、医学物理学在临床医学教学中的应用2、医学物理学在医学研究中的应用3、医学物理学在医学实验室中的应用结语医学物理作为一门辅助临床医学的学科，以其独特的视角和方法为医学科学的发展做出了巨大的贡献。
《光学》课程教学电子教案 第0章 前言绪论(32P)
绪论
目录
1. 光学的研究对象、地位和特点 2. 光的本性 3. 现代光学的主要标志 4. 光学的发展趋势——光子学的崛起 5. 光学课程的学习方法
绪论
1. 光学的研究对象、地位和特点
光是一种重要的自然现象 光学是物理学的一个重要分支 光学学科是一门应用性极强的基础学科
第8章激光基础第0章第1章第2章第3章第4章绪论光波光线与光子光学成像的几何学原理光的干涉与相干性光的衍射与变换第5章第6章光学成像的波动学原理光的双折射与光调制第7章光的吸收色散及散射目录光学教案简介绪论光学教案赵建林编著普通高等教育十五国家级规划教材高等教育出版社高等教育出版社高等教育电子音像出版社目录1
光学 教案
简介
致谢
本教案中给出的所有插图仅供用于课堂教学参考。其中绝大多数 插图中系作者自己制作，个别图片取自网络共享文献，在此向原作者表 示感谢。
在本电子教案的编写和出版过程中，高等教育出版社胡凯飞、庞 永江、王文颖、郭亚嫘等编辑付出了辛勤的努力，西北工业大学教务处 为作者提供了精神和经费上的重要支持，西北工业大学教材建设委员会 的诸位专家对提出了许多宝贵的建设性修改意见。此外，作者的研究生 徐宏来曾协助作者编制教案的PPT版初稿，谢嘉宁、曲伟娟、陆红强、 王军等曾协助制作了部分仿真实验图片。作者在此一并表示衷心感谢。
(8) 量子论的提出
普朗克（M. Planck）的黑体辐射公式 爱因斯坦的光电效应方程 “光子（photon）”概念的提出
(9) 光的本性的再认识
激光与新效应 光是一种特殊的客体，具有波粒二象性
绪论
3. 现代光学的主要标志
传统光学的研究对象：
以望远镜、显微镜、光谱仪、干涉仪、照相机等为代表的各种光学仪 器及其在精密测量、光谱分析以及成像等方面的应用
大学物理学课件完整ppt全套课件
现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表 ，建立了完整的经典物理理论体系。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念和基本原理，为
后续专业课程的学习打下基础。
02
气体动理论
气体分子运动论的基本假设
气体由大量分子组成，分子之间存在间隙；分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存 在相互作用的引力和斥力。
气体压强与温度的微观解释
气体压强是由大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度是分子平均动能的标志。
气体动理论的应用
气体动理论可以解释许多宏观现象，如气体的扩散、热传导等。同时，它也为研究其他物 质的微观结构提供了重要的思路和方法。
物理学的研究方法
观察和实验
01
通过观察自然现象和进行实验研究，获取物理现象的数据和信
息。
数学建模
02
运用数学工具对物理现象进行描述和建模，以便更深入地理解
物理规律。
理论分析
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
位置矢量的定义、位移的计算、路程与位移 的区别。
02
速度与加速度
平均速度与瞬时速度、平均加速度与瞬时加 速度、速度与加速度的矢量性。
04
03
01
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律
惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。
《光电材料与器件》课程教学大纲
《光电材料与器件》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：光电材料与器件英文名称：Optoelectronics Materials and Devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时：32学分：2四、先修课程无五、授课对象材料及材料加工类专业本科生六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）【注：教学目的要突出各项“能力”，且与表1中的某项指标点相对应】本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括：1、掌握激光的产生机制，光纤的传导机制以及熟悉光调制的基本原理。
2、理解光电技术在信息传输，光探测以及光伏等领域的应用原理。
3、能够关注和了解光电材料与技术在日常生活中的应用。
掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法。
能够应用现代工具撰写报告、设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。
七、教学重点与难点：课程重点：（1）光电材料的工作原理和应用。
本课程重点介绍针对半导体材料的电学性能和其在激光领域的应用。
（2）在了解半导体材料相关物理理论知识的基础上，重点学习基于半导体的光电器件的种类、应用和影响性能的因素等。
（3）重点学习的章节内容包括：第2章“激光”（6学时）、第3章“波导”（6学时）、第5章“光探测器”（4学时）。
课程难点：（1）通过本课程的学习，充分理解基于半导体材料的激光基本原理，激光器的基本构造以及应用范围。
（2）通过对光电材料及其光电器件的学习，了解影响光电材料与器件性能的因素和改进策略，从而具备设计和改进光电器件响应性能的能力。
八、教学方法与手段：教学方法：（1）课程邀请相关科研工作者做前沿报告，调动学生学习积极性。
（2）课堂讲授和相关多媒体小视频相结合，提高学生听课积极性，视频与课程内容相关，加深记忆和理解概念；（3）通过期末专题报告的形式，让学生讲解生活中与课程相关的知识或技术，台下的学生听众提问，而台上的学生为自己的观点进行辩护，从而产生互动，加深记忆和理解，更主要是能激发学生的兴趣。
激光原理课件1-1[wsg]
![激光原理课件1-1[wsg]](https://img.taocdn.com/s3/m/88da268fa0116c175f0e4807.png)
绪论
“勤学多问” 勤学多问”
认真听讲，做好笔记 独立思考，举一反三 课前预习，课后温习 认真、独立完成作业 有问题不放过，多讨论
绪论
激光的产生与发展（LASER) 激光的产生与发展（LASER)
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 理论基础 爱因斯坦（1917） 爱因斯坦（1917） 在物质与辐射场的相互作用下，构成物质的原子 或分子可以在光子的激励下产生光子的受激吸收或 受激辐射。
受激辐射和自发辐射概念
受激吸收
hv
E1
E0
受激吸收跃迁几率W12
dn12 1 W12 = ( ) St dt n1
W12 = B12 ρυ
受激辐射和自发辐射概念
受激辐射 光的受激吸收跃迁的反过程就 是受激辐射跃迁
hv
E1
hv
E0
受激辐射和自发辐射概念
受激辐射跃迁几率W21
dn21 1 W21 = ( ) St dt n2
在工业领域的应用 1、激光切割、焊 接及打标等 2、激光快速成型
绪论
激光在各领域中的广泛应用及发展前景：
在照明和装饰、娱乐领域(激光地标、激光水幕等）
绪论
激光在各领域中的广泛应用及发展前景：
在环境监测及预警领域
气体校准池
地下管道泄漏的 气体
气体泄漏遥测系统
激光束扫描区域
泄漏ห้องสมุดไป่ตู้地面的气体
绪论
激光在各领域中的广泛应用及发展前景：
hv
E1
hv
E0
绪论
激光的产生与发展（LASER) 激光的产生与发展（LASER)
大学物理绪论
2：粒子间相互作用（四种）
（1）引力相互作用 （2）电磁相互作用 （3）强相互作用 （4）弱相互作用
29
3：基本粒子分类——三大家族 （1）规范粒子：场粒子，传递相互作用的媒介,共13种。 光子（20世纪20年代） —— 传递电磁相互作用 中间玻色子(3种) （20世纪70-80年代） —— 传递弱作用 胶子 (8种) （已有实验基础） —— 传递强作用 引力子（尚未发现） —— 传递引力作用
17
10 s
共计跨越了42个数量级
28
24
10 s ~ 10
18
24
s
三：基本粒子 是目前所认识到的组成物质的基本单元，即 人类迄今为止尚未发现其内部结构的“点”粒子， 是一个不断向更深层次转移的动态概念。要求了 解三大家族、四种相互作用（简单介绍）。
1：描述粒子特性的主要物理量
（1）质量 （3）自旋（角动量） （2）电荷 （4）寿命
当今，物理学与其它学科的交叉诞生了生物物理、化 学物理、地球物理、天体物理等新型学科，人们公认： 当今最有生命力的是不同学科交叉的领域。
每一个科研和工程技术人员都应该加强自身的 数理知识的培养与积累,以适应新发展的要求。
5
3：物理学与技术
*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。 *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。 *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。 6
p
n
2u d
【大学物理】绪论(大学基础物理学)
当今物理学的研究领域里有两个尖端，一个是高能 物理或称粒子物理，另一个是天体物理。前者在最小 尺度上探索物质更深层次的结构，后者在最大尺度上 追寻宇宙的演化和起源。但是近十年的进展表明，这 两个极端竟奇妙地衔接在一起，成为一对密不可分的 姊妹科学。
《大学基础物理学》（上、下册） 杨体强主编 高等教育出社。
《物理学》（上、下册，第五版） 马文蔚主编 高等教育出社。
《普通物理学》（上、下册，第六版 ）， 程守洙 江之永 主编，高等教育出社。
时间：微观粒子寿命10-24s；宇宙年龄---1018s
从阶段划分，可分为经典、近代、现代物理.
经 第一代：1理54学3年 （如以地前心，说以，亚力里是士维多持德速为度代的表原的因物
典
等）.
第二代：1543年~1900年以牛顿为代表的物理学.
第三代：1定90谔0年、~海19森28堡年等以的爱量因子斯论坦为的代相表对的论近和代薛 物理学.
3、原子能和信息时代
二十世纪以来,由于相对论和量子论的确立和发展,直接促进 了半导体、激光、电讯和计算机等学科的发展，人类进入了原 子能、计算机、自动化和空间技术的新技术时代,谓之第三次技 术革命。这是一次更深刻、更广泛的革命。其特点是出现了高 新技术和产品。如激光 、电子计算机等。
四、物理学的学习方法
学好物理学,关键是勤于思考,悟物穷理。
1、要在掌握基本概念、基本规律上多下功夫。
2、要针对基本概念、验性很强的学科,物理实验是 本课程的基本实践环节,也是培养学生进行科学实 验的能力。因此，学生必须高度重视实验技能的 训练。
五、教学安排
一、总共96学时 (分两学期） 二、教材和参考书
1-- 绪论;第一篇—第一章：几何光学的基本原理(10物理)
1. 光的直线传播定律 在均匀介 质中，光沿直线传播 .光的直线 传播是我们日常生活中司空见 惯的现象.
2. 光的反射定律 反射光线、入 射光线总是和法线处在同一平 面(入射面)内，入射光线和反射 光线分居于入射点界面法线的 两侧，反射角等于入射角.
入射光线
i
反射光线 法线
i
i i
3. 光的折射定律 折射光线与入 射光线和法线同处在一个平面 上，入射光线和折射光线分居 于法线两侧；入射角与折射角 的正弦之比是一个取决于两介 质光学性质及光的波长的常量.
• 原子光谱结构的规律性的研究 引导到 • 黑体辐射能量的光谱分布研究 能量量子化概念的产生
普朗克提出能量量子化假设
Max Planck 1858----1947
1900年
• 光电效应的研究 ↓ 1905年 光的量子理论—光子的概念 **光具有波粒二象性！
1879----1955 Albert Einstein
2. 20世纪前的学科发展简史 ——经典光学阶段 1.1 光的微粒说
观点：光是发光体发射出的微 小粒子，所以光是沿着 直线行进的。
1642----1772 Sir Isaac Newton
它可对光的反射、折射现象 做一定的解释，但得出光的 V水>V空的结论。
对光的本性的认真探讨，应该说是从17 世纪开始。
1.2 光的机械波动说
观点：光是一种在“以 太”的弹性介质中 传播的机械波。
1629----1695
十七世纪晚期Huygens提出了 波动（纵波）理论，认为光是一 种特殊的波而不是粒子集合。
19世纪初Thomas Young和菲 涅耳等人的理论和实验工作，把光 的波动理论大大向前推进。
激光测距论文
摘要激光测距技术是随着激光技术的出现而发展起来的一种精密测量技术，因其良好的测距性能而广泛应用在军事和民用领域。
激光测距方法从原理上主要分为相位法测距和脉冲法测距两种。
本文将脉冲激光测距和相位激光测距进行了原理分析与比较,根据课题设计需要选择了测程远、精度高、成本低且结构简单的脉冲激光测距作为设计方法。
本文对组成脉冲激光测距系统的几个重要单元电路做了深入研究。
主要包括激光发射电路、激光接收电路、高精度时间测量电路、单片机以及LCD显示。
在发射电路中采用集成芯片LM555和74LS123设计的窄脉冲发生电路。
在接收电路中对回波信号的放大、滤波、整形和时刻鉴别进行了分析和研究，对已有的时刻鉴别电路做了对比与选择,设计了前沿时刻鉴别电路,有效地减小了由于幅度的随机抖动而引起的误差。
脉冲飞行时间测量精度直接影响着脉冲激光测距系统的整体测距精度,因此在高精度计时电路中采用了高精度计时芯片TDC—GP2测量脉冲飞行时间,不仅使电路结构变得简单,而且有效地提高了计时精度。
关键词：激光测距；脉冲法；发射电路；接收电路；高精度计时ABSTRACTWith the development of laser technology，laser ranging becomes a new precise measurement technology, and is extensively used in the military and civil field for its high accuracy.The laser range finder is divided into pulse and phase two types at present.This paper analyzed the pulse laser range finder and phase laser range finder，chose the pulse laser range finder as the research method because of high precision，low cost and simple structure.The paper had been done deeply study of pulse laser measuring system, mainly including the laser emitting circuit, the laser receiving circuit, the high precision time measurement circuit,single chip and LCD display. The narrow pulse generating circuit was designed using LM555 and 74LS123 integrated chip in the emitting circuit.In the receiving circuit analyzed and studied for the signal of echo amplification, filtering, shaping and time identify circuit，cutting edge moment discrimination circuit are designed to reduce the error of due to amplitude random jitter by comparison and selection the existing time discrimination circuit.Pulse time of flight measurement accuracy directly affects the whole measurement of the pulse laser ranging system accuracy, so high precision time measurement chip TDC—GP2 is used measurement pulsed time of flight in the high precision time measurement circuit.It not only makes the circuit structure become simple but also improves accuracy.Key words：Laser range finder；Pulse method；Emitting circuit；Receiving circuit；High precision time measurement目录第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2国外研究现状 (2)1.3课题研究容 (3)第二章激光测距系统理论分析与设计 (4)2.1激光技术 (4)2.1.1激光简介 (4)2.1.2激光及其产生 (6)2.1.3激光的特性 (8)2.1.4激光器的基本组成 (9)2.1.5激光器的种类 (10)2.1.6激光器的选择 (11)2.1.7半导体激光二极管的特性 (12)2.2激光测距原理 (15)2.2.1相位法激光测距 (15)2.2.2脉冲法激光测距 (17)2.2.3两种测距方式的性能分析及其对比 (19)2.2.4激光测距的要求与方法的选择 (20)第三章系统总体方案与电路设计 (21)3.1系统总体方案 (21)3.1.1系统基本组成 (21)3.1.2系统工作流程 (22)3.2系统电路的设计 (23)3.2.1激光发射电路的设计 (23)3.2.1.1窄脉冲发生电路 (23)3.2.1.2激光驱动电路 (28)3.2.1.3半导体激光器 (31)3.2.2激光接收电路的设计 (32)3.2.2.1接收光路 (32)3.2.2.2光电探测器 (34)3.2.2.3放大电路 (37)3.2.2.4比较整形电路 (41)3.2.2.5时刻鉴别电路 (43)3.2.2.6高压产生电路 (45)3.2.3高精度计时电路 (47)第四章单片机与液晶显示 (51)4.1单片机 (51)4.1.1 AT89C51简介 (52)4.1.2 AT89C51主要特性 (52)4.1.2 AT89C51引脚说明 (53)4.1.3 AT89C51外围电路 (55)4.2液晶显示 (55)4.2.1 LM016L简介 (56)4.2.2 LM016L引脚说明 (56)4.2.2 LM016L外围电路 (57)第五章总结 (57)致 (59)参考文献 (60)附录一激光测距仪程序框图 (61)附录二激光测距仪程序 (62)第一章绪论1.1课题研究背景及意义随着科学技术的不断发展，人们在民用和军事领域对距离测量的需求日益增加。
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（第一章）
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《激光原理与技术》
绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器 医用外科激光实验室 脉冲Er:YAG激光治疗仪 （美国,2.94μm,30w,2J, 七关节输出）
（第一章）
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实验学习内容(共12学时)
实验一 双折射造成氦氖激光器频率分裂、偏振及模竞争 的JX-1型教学实验系统
制造厂商：清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验 室和北京拓达激光器械有限责任公司联合制造
可以进行的实验内容
可以观测激光模式，可观察到激光的纵模、横模分布 出光带宽; 观察到频率分裂现象; 激光偏振态的观察 ; 激光模竞争实验
《激光原理与技术》
绪论：激光的发展简史
20世纪50年代初， 电子学和微波技术的应用 提出了将无线电技术从微波推向光波的要求。 从微波振荡器到光波振荡器(激光器laser)。 微波振荡器的实现原理：
一个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔； 利用自由电子与电磁场的相互作用实现电磁波 的放大和振荡。
《激光原理与技术》
绪论：激光的发展简史
1961年8月，中国第一台红宝石激光器问世。 中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功。 1987年6月，10^12W的大功率脉冲激光系统 －－－神光装置，在中国科学院上海光学精密 机械研究所研制成功。 神光I、神光II、神光III？
（第一章）
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《激光原理与技术》
绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器 医用外科激光实验室 Nd:YAG激光治疗仪 （1341nm,100w,光纤输出， 偏振光）
（第一章）
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器 强脉冲光源/光子嫩肤实验室 IPL Queen Premium 以色列设备，国内组装 波长560～1200nm 能量密度10～45J/cm2 脉宽300ms
J. Wilson and J.F.B. Hawkes. 《Lasers Principles
and Applications》. 1987, Prentice Hall International Limited
（第一章）
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《激光原理与技术》
（第一章）
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绪论：激光的发展简史
1960年7月，世界第一台红宝石固态激 光器问世，标志了激光技术的诞生。
美国休斯公司实验室梅曼演示的。 波长为694.3nm的激光
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等后继课程打下基础，也为学生将来成为光电方面的管理、
开发和设计的高级人才打下必要的专业理论基础。
（第一章）
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《激光原理与技术》
《激光原理与技术》与其他课程的关联
《激光原理与技术》课程的对象是光信息科学与技术专业
的大三学生，学习本课程之前，要先修高等数学、数理方
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《激光原理与技术》
学习《激光原理与技术》的目标
《激光原理与技术》课程目标是：通过本课程的学习， 使学生掌握激光产生和形成的基本原理，培养学生的理论 思维能力，训练学生分析和解决实际问题的能力。学完本 课程，使学生能较全面地掌握激光器的基本原理和理论， 学会基本激光技术，既为光电器件、光电探测、光纤通信
率随平行板的旋转角而改变。旋转平行板等效于可变透射率的输出镜。
通过测量激光输出功率与等效透射率的关系，用作图法获得以上参 数．
（第一章）
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实验学习内容(共12学时)
实验三 HNVT可调多谱线氦氖激光器 制造厂商：北京大学物理系工厂
（第一章）
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绪论：激光的应用
各种科学和技术领域应用激光形成了一系列新 的交叉学科和应用技术领域：
信息光电子技术、激光医疗与光子生物学、激光加工、 激光检测与计量、激光全息技术、激光光谱分析技术、 非线性光学、超快光子学、激光化学、量子光学、激 光雷达、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚 变、激光武器等等。 激光已经成为信息时代的心脏！ 激光已经成为社会进步的推动力！ 激光已经成为人类现代生活的重要组成部分！
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器 医用外科激光实验室 超脉冲CO2激光治疗系统 （以色列，10.6μm,30w）
（第一章）
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器 医用外科激光实验室 脉冲Ho:YAG激光治疗仪 （德国,0.8μm,3J,20Hz, 光纤输出）
（第一章）
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实验学习内容(共12学时)
实验二 HNCH氦氖激光器参数测量仪 制造厂商：北京大学物理系工厂
一台激光器的小信号增益系数G0，腔内损耗a，饱和光强Is及最佳透 过率是重要的激光参数，直接影响着激光器的输出功率。 本实验在外腔激光器中用全反射腔镜，激光输出是通过在腔内插入 可旋转平行板，利用平行板的反射率与入射角的关系，使激光的输出功
（第一章）
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器
（第一章）
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器
（第一章）
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（第一章）
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绪论：激光的发展简史
1954年，美国的汤斯(Charles H.Towns)、苏联的巴 索夫(Nikolai G.Basov)和普洛霍洛夫(Aleksander M.Prokhorov)第一次实现了氨分子微波量子振荡器 (Maser), 抛弃了 利用自由电子与电磁场的相互作用实 现电磁波的放大和振荡，利用原子或分子中的束缚电 子与电磁场的相互作用来放大电磁波。 1958年，汤斯和肖洛(Arthur L.Schawlow)抛弃了一 个尺度和波长可比拟的封闭的谐振腔，提出了利用尺 度远大于波长的开放式光谐振腔，实现了激光器的新 思想。 布隆伯根(Nicolaas Bloembergen) 提出了利用光泵 浦三能级原子系统实现原子数反转分布的新构想。
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关于教材与学习参考书的建议
英文参考书的建议：
Christopher C. Davis. 《Lasers and Electro-Optics》 (激光与电光学).1996, Cambridge University Press.(1998授权世界图书出版公司北京分公司独家重印发 行)
通过辐射的受激发射实现光放大
（第一章）
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绪论：激光的发展简史
理论物理学家证明了受激辐射跃迁所产生的光 子与诱导产生这种跃迁的光子相同。 频率、位相、传播方向、偏振方向 受激辐射具有很好的相干性和方向性
（第一章）
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法、大学物理、电磁理论、量子力学、统计物理学等一些 基础课程，学习本课程之后，可以为本专业的后续课程： 光电子检测技术、光通信技术和光信息综合实验等课程打 下基础。
（第一章）
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《激光原理与技术》
关于教材与学习参考书的建议
中文参考书的建议：
陈钰清和王静环，（新世纪高等院校精品教材）《激光原理》，
理论学习内容(共36学时)
第一部分 激光原理概述（1） 第二部分 讲授光谐振腔理论、及高斯光束（2、3） 第三部分 激光振荡和激光放大理论（4、5） 第四部分 介绍控制与改善激光器特性的原理与技术（6） 第五部分 介绍典型的激光器及其应用
（第一章）
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氦氖激光器可以实现激光跃迁的谱线是很丰富的，在增益管长为1m的外 腔式He—Ne激光器中，用腔内插入色散棱镜选择谱线的方法，在可见光区可 分别使氖原子的九条谱线产生激光振荡。本实验可以实现红、橙、黄色多条 激光输出。 实验要求掌握He—Ne多谱线激光线器的工作原理及腔型结构的特点；学 习外腔式激光器及腔内带棱镜激光器的调节方法；测量各条激光谱线的波长； 找出各条谱线的最佳放电电流及测量最大输出激光功率。
（第一章）
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课程作业与考核评价的说明
本课程的每一章将布置适量的作业，以基本概念 和原理的理解为主要内容。本课程总评成绩由期 末考试和平时作业成绩两部分构成，采用百分制。 期末考试成绩占总评成绩的70%，平时成绩占总评
成绩的30%。
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绪论：激光的应用
激光与普通光源相比较有三个特点： 方向性好、相干性好、亮度高 各种不同类型的激光器和激光控制技术：
半导体激光器、固体激光器、气体激光器、气体离子 激光器、气体准分子激光器、金属蒸汽激光器、可调 谐染料激光器、钛宝石激光器、激光二极管泵浦激光 器、光纤放大器、光学参量振荡放大器、超短脉冲激 光器、自由电子激光器、极紫外和X射线激光器。
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器
（第一章）
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绪论：医学光电科学与技术教育部 重点实验室的激光器
（第一章）