激光原理与应用

激光原理与应用
目录
第一章、激光技术发展史 (5)
1.1 激光技术发展的几个重要事件与时间点 (5)
1.2 中国激光技术的起步与世界同步 (6)
1.3 激光技术的发展 (7)
第二章、激光原理 (8)
2.1 什么是激光 (8)
2.2 激光的特点 (8)
2.3 产生激光的基本条件 (10)
2.3.1 合适的工作物质 (10)
2.3.1.1 具有亚稳态能级的工作物质 (10)
2.3.1.2 形成粒子数反转 (11)
2.3.2 外界泵浦 (12)
2.3.3 激光谐振腔 (12)
2.3.3.1 激光谐振腔定义 (13)
2.3.3.2 激光谐振腔作用 (13)
2.3.3.3 光腔的构成和分类 (14)
第三章、激光器的种类 (15)
3.1 第一种方法是从激光工作物质的状态来分类 (15)
3.2 第二种方法是按激光工作物质的粒子结构来分 (15)
3.3 第三种方法是按激光波长分 (15)
3.3.1光的波长 (16)
3.3.2 这种分类中的激光器 (17)
第四章、轴快流CO2激光器 (18)
4.1 轴快流CO2激光器名称来源 (18)
4.2 轴快流CO2激光器中的主要工作物质 (18)
4.3 轴快流CO2激光器的工作原理 (19)
4.4 轴快流CO2激光器的激发过程 (19)
4.5 轴快流CO2激光器的结构 (20)
4.5.1激光器谐振腔 (21)
4.5.2 激光风机与气流方式以及工作气压 (21)
4.5.3 高压电源 (22)
4.5.4 水冷系统 (23)
4.5.5 真空（抽气）系统 (23)
4.5.6 控制系统 (23)
第五章、激光加工技术及其应用简介 (24)
5.1 激光切割 (24)
5.2 激光焊接 (25)
5.3 激光热处理和表面处理 (26)
5.3.1 激光相变硬化 (26)
5.3.2 激光表面熔覆与合金化技术 (26)
5.3.3 激光毛化 (27)
5.3.4 激光冲击硬化 (29)
5.3.5 激光强化电镀 (29)
5.3.6 激光上釉 (29)
5.4 激光快速成形技术 (30)
5.5 激光打孔 (31)
5.6 激光打标技术、激光雕刻（蚀刻）技术 (31)
5.6.1 与传统加工方法的对比的优势 (32)
5.6.2 基本原理 (32)
5.6.3 激光内雕机（立体打标） (34)
5.7 激光电阻微调技术 (36)
5.8 激光存储技术 (36)
5.9 激光划线技术 (36)
5.10 激光清洗技术 (37)
5.11 激光推进 (38)
第六章、激光切割原理 (39)
6.1激光切割原理 (39)
6.2 激光切割工艺的分类 (40)
6.2.1. 汽化切割 (40)
6.2.3. 氧化熔化切割 (41)
6.2.4. 控制断裂切割 (41)
6.3 激光切割的工艺参数及其影响 (42)
6.3.1 激光功率 (42)
6.3.2 切割速度 (42)
6.3.3 辅助气体的种类与压力 (43)
6.3.3.1 辅助气体的种类 (43)
6.3.3.2 辅助气体的压力的影响 (44)
6.3.4 激光的入射角 (44)
6.3.5透镜的焦距 (45)
6.3.6 激光的焦点在工件中的位置 (45)
6.3.6.1确定焦点位置的方法 (45)
6.3.6.2 焦点的大小与焦深 (45)
6.3.7 激光光束质量 (46)
6.3.7.1 光束模式 (46)
6.3.7.2 光的偏振态及对切割的影响 (48)
6.3.7.2.1 光的偏振 (48)
6.3.7.2.2 光的偏振对切割质量的影响 (48)
6.3.7.3 光束的发散角 (50)
6.3.7.3.1 激光发散角对切割的影响 (50)
6.4 激光切割工艺参数表 (53)
6.5 特种激光厚板切割 (55)
6.6 激光切割技术与传统切割加工工艺对比 (56)
第七章、激光焊接原理 (58)
7.1 激光焊接原理 (58)
7.2 激光焊接工艺的分类： (59)
7.2.1 激光传热焊 (60)
7.2.2 高功率激光深穿透焊接 (60)
7.3 激光焊接中的几种效应 (61)
7.3.1 等离子体屏蔽效应： (61)
7.3.1.1 等离子体及激光焊中等离子体的形成 (61)
7.3.1.2 等离子体屏蔽效应： (62)
7.3.2 壁聚焦效应 (62)
7.3.3 净化效应 (62)
7.4 激光焊接的工艺参数及其影响 (63)
7.4.1 激光功率及功率密度 (63)
7.4.3 保护气体 (63)
7.4.3.1 作用一：保护熔池 (64)
7.4.3.2 作用二：保护光学镜片 (64)
7.4.3.3 作用三：驱散、控制光致等离子体 (64)
7.4.4焦距和离焦量。

(64)
7.4.4.1 焦距 (64)
7.4.4.2 焦点的位置 (65)
7.4.4.3 离焦量对焊接质量的影响 (65)
7.5 新型激光焊接工艺与方法 (67)
7.5.1 双/多光束焊接 (67)
7.5.2 激光－电弧复合焊 (67)
7.6 焊接名词解释 (69)
7.6.1 TIG焊 (69)
7.6.2 MIG焊 (70)
7.6.3 激光拼焊及激光拼焊板 (70)
第一章、激光技术发展史
首先要了解历史，才能更好地创造未来！
激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明。

激光的发明是20世纪的一项划时代的成就，对人类社会文明产生了极其深远的影响。

它使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。

早在1917年，爱因斯坦就预言受激辐
射的存在和光放大的可能，继而建立了激光
的基本理论。

但是直到1960 年激光器才被
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。

图1.1、爱因斯坦肖像（1879.03.14—1955.04.18）
1.1 激光技术发展的几个重要事件与时间点
1) 1917年：爱因斯坦在《关于辐射的量子力学»一文预言了原子受激辐射发光的可能性，即存在激光的可能性。

2) 20世纪50年代：汤斯和肖洛的光激射器理论；即激光器制造方案的提出。

激光的发明者之一、诺贝尔奖得主汤斯，从对微波波谱学的开创性研究出发，1954年研制出世界上第一台微波激射器，进而发明了激光器。

荣获1964年诺贝尔物理学奖。

3) 1960年：梅曼(Maiman)制成世界上第一台激光器。

美国科学家西奥多·梅曼（T.H. Maiman）在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，运用固定的红宝石做实验，研制成功世界上第一台红宝石激光器，为现代各种激光器的研制奠定了基础。

这台红宝石激光器是用一根红宝石棒作为发光物质（棒两头镀上银膜形成反射镜面），棒外套上一支螺旋状的疝气灯，为了充分利用疝灯光，梅曼又在螺旋疝灯外套上一个反射率很高的圆柱，以便使更多的疝灯
光照到红宝石上。

4）1960年年底，由工作在贝尔实验室的贾范发明了世界上第一台氦氖激光器，并且在其影响下产生出一系列气体激光器。

5）1962年第一台半导体激光器问世
6）1964年由帕特尔（C. Patel）发明了第一台CO2激光器
7）1965年发明了第一台Y AG激光器；
8）1968年开始发展高功率CO2激光器，直至1971年生产出第一台商用的1KW CO2激光器。

目前已经生产出功率高达20KW的工业用CO2激光器
1.2 中国激光技术的起步与世界同步
1961年8月，中国第一台激光器——“小球照明红宝石”激光器，在中国科学院长春光学精密机械研究所，由王之江教授领导的研究小组成功研制出来。

王之江教授被称为"中国激光之父"。

比国外同类型激光器的问世迟了近一年的时间，但在许多方面有自身的特色，特别是在激发方式上，比国外激光器具有更好的激发效率，这表明我国激光技术当时已达到世界先进水平。

图1.2、中国第一台激光器——“小球照明红宝石”激光器
我国各类激光器的“第一台”：
第一台固体红宝石激光器，于1961年9月，由中国科学院长春光机王之江等制造出来；
第一台CO2分子激光器，于1965年9月，由王润文等制造出来；
第一台He-Ne激光器，于1963年7月由中国科学院长春光机所邓锡铭等造出来；
第一台掺钕玻璃激光器，于1963年6月由中国科学院长春光机干福熹等制造出来；
第一台GaAs同质结半导体激光器，于1963年12月，由王守武等制造出来；
第一台脉冲Ar+激光器，于1964年10月，由万重怡等制造出来；
第一台CH3I化学激光器，于1966年3月，中国科学院长春光机所由邓锡铭等制造出来；
第一台YAG激光器，于1966年7月，由屈乾华等制造出来；
1.3 激光技术的发展
从1960年第一台激光器的发明开始，激光技术在全世界各国科学家的努力下得到了飞速的发展。

激光技术的应用也迅速展开。

激光技术具有很广又很强的渗透性。

如今，激光技术已经在工业、农业、医学、军工、科学研究以及人们的现代生活中得到了广泛应用。

激光应用于检测、测距、准直，可大大提高测量精度和自动化程度，使其在机械、建筑、冶金、汽车、石油和国防等领域得到了广泛应用。

激光应用于通讯，使通讯技术产生了质的飞跃；激光应用于信息储存，已使视听技术发生了重大变革；激光分色、打印促进了印刷技术的发展；激光应用于医学，已可治疗110多种疾病，具有独特的效果，是其它医疗器械无法比拟的。

激光应用于材料加工，如打孔、切割、焊接、热处理、打标和微加工等，解决了许多常规方法无法解决或很难解决的难题，大大提高恶劣工作效率和加工质量，被誉为未来制造系统共同的加工手段。

在发达国家的加工业中，已逐步进入“光加工”时代。

随着对有关基本理论研究的不断深化，各类激光器件不断的发展，从而使其应用领域也不断拓宽，应用规模逐渐扩大，所获得的经济效益和社会效益更加显著。

作为高技术重要组成部分之一的激光技术，是20世纪科学技术发展的重要标志和现代信息社会光电子技术重要支柱之一。

其发展不仅受到技术先进国家的高度重视，而且也受到许多发展中国家的高度重视，并给予高强度的投入。

80年代以来，不少国家政府都把激光技术列入国家级发展计划。

例如，美国的“激光核聚变计划”、德国的“激光2000”、英国的“阿维尔计划”、日本的“激光研究五年计划”等等。

这些计划的实施使激光技术得到迅速发展，并且已经形成了一个生机勃勃的新兴产业。

同时，激光技术的发展大大促进了多种学科、多种技术和多种生产水平的进步和提高，其影响之大，举世瞩目。

第二章、激光原理
2.1 什么是激光
“激光”一词在英文里是“LASER”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ），意为“受激发射的辐射光放大。

”1964年按照我国著名科学家钱学森建议将“光受激发射”改称“激光”。

海军总医院皮肤科夏文华
1954年Gordon J P和Townes CH根据爱因斯坦的理论制成了受激辐射光放大器，1960年梅曼(MaimanTH)制成了世界上第一台激光器——红宝石激光，从此，一种完全新颖的光源诞生了。

那么，激光到底是什么呢？还是让我们来对此认识一番吧！激光虽带有“光”字，然而，它却和普通的光截然不同。

那么，激光和普通光到底有什么不同呢？
2.2 激光的特点
第一，激光的单色性好。

激光是一种颜色最单纯的光。

普通光源发射的光子，比如太阳光和电灯光看起来似乎是白色的，但当让它通过一块三棱镜的时候，就可以看到红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色的光，其实，还含有我们看不见的红外光和紫外光。

激光的颜色非常单纯，而且只向着一个方向发光，亮度极高。

第二，激光的方向性好。

在发射方向的空间内光能量高度集中，激光束的发散角很小，几乎是一平行的光线。

而普通光源发出的光射向四面八方，平时，我们见到的灯光，都是向四面八方发光。

打开室内的电灯，整个房间都照亮了。

又如，打开手电筒，在发出的部位，直径不过3～5厘米，待射到几米之外后，就扩展成一个很大的光圈。

将普通光沿某个方向集中起来常使用聚光装置，但即便是最好的探照灯，如将其光投射到月球上，光斑直径将扩大到1 000公里以上。

这说明，光在传播中发散了。

然而，激光却不同，它是大量原子由于受激辐射所产生的发光行为。

激光在传播中始终像一条笔直的细线，发散的角度极小，一束激光射到38万千米外的月球上，光圈的直径充其量只有2千米左右。

激光束的方向性好这一特性在医学上的应用主要是激光能量能在空间高度集中，从而可将激光束制成激光手术刀。

另外，由几何光学可知，平行性越好的光束经聚焦得到的焦斑尺寸越小，再加之激光单色性好，经聚焦后无色散像差，使光斑尺寸进一步缩小，可达微米级以下，甚至可用作切割细胞或分子的精细的“手术刀”。

第三，激光的相干性好。

由于受激辐射的光子在相位上是一致的，再加之谐振腔的选模作用，使激光束横截面上各点间有固定的相位关系，所以激光的空间相干性很好（由自发辐射产生的普通光是非相干光）。

激光为我们提供了最好的相干光源。

正是由于激光器的问世，才促使相干技术获得飞跃发展，全息技术才得以实现。

第四，激光亮度最高。

一台普通的激光器的输出亮度，比太阳表面的亮度大10亿倍。

从地球照到月亮上在反射回来也不成问题。

可见激光是当今世界上高亮度的光源。

太阳是人类共有的自然光源，整个世界沐浴在明亮的阳光之下。

太阳表面的亮度比蜡烛大30万倍，比白炽灯大几百倍。

激光的出现，更是光源亮度上的一次惊人的飞跃。

激光还可以具有很大的能量，强激光甚至可产生上亿度的高温。

用它可以容易地在钢板上打洞或切割。

在工业生产中，利用激光高亮度特点已成功地进行了激光打孔、切割和焊接。

在医学上、利用激光的高能量可使剥离视网膜凝结和进行外科手术。

在测绘方面，可以进行地球到月球之间距离的测量和卫星大地测量。

在军事领域，激光能量提高，可以制成摧毁敌机和导弹的光武器。

激光所具有的上述优异特性是普通光源望尘莫及的。

由于激光具有的宝贵特性，因此就
给激光加工带来如下一些其他方法所不具备的可贵特点：
（1）由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的；
（2）它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料；
（3）激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件；
（4）激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。

因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小；
（5）它可通过透明介质对密闭容器内的工作进行各种加工；
（6）由于激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法。

2.3 产生激光的基本条件
要想产生激光，必须具备三个基本条件：合适的工作物质、具有外界泵浦、激光谐振腔2.3.1 合适的工作物质
要求：具有合适的能级结构（亚稳态能级）；
能实现粒子数反转；
2.3.1.1 具有亚稳态能级的工作物质
亚稳态（存在时间10-3s）：
体系高于平衡态时，自由能状态的一种非平衡。

不如基态稳定，但比激发态10-7s要稳定得多。

具有亚稳态是实现粒子数反转的前提条件。

如He，Ne，Ar，Nd2O3，CO2等等，具有亚稳态的工作物质，就能实现粒子数反转。

图2.1、粒子基本能级及粒子数反转示意图
在组成物质的原子中，有不同数量的粒子（电子））分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。

这就叫做“受激辐射的光放大”，
低能级的电子也可以是处于激发态的能级，只要处于激发态，并且外部光场的频率合适，就能促使该电子向更低的能级跃迁，此即受激辐射，不需要粒子数反转的条件。

粒子数反转只是要使受激辐射大于吸收从而产生激光而已。

只有基态的的电子不能受激辐射，因为没有更低处可去，自然也就无法辐射；当然，没有外部光场或光场的频率不合适，即使处于激发态，也没有受激辐射，而只可能有吸收和自发辐射。

受激辐射：当原子处于激发态E2时，如果恰好有能量（=E2-E1）的光子射来，在入射光子的影响下，原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E1上去，这种辐射叫做受激辐射。

原子或分子可通过吸收或发射光子来改变能级。

光子的能量由普朗克公式来表示：
E=E2-E1= h c / l
= h v
式中：h：普朗克常数，约为：6.6260693×10-34 J·s
v ：为辐射电磁波的频率
2.3.1.2 形成粒子数反转
粒子数反转；N2>N1
粒子数反转（population inversion）是激光产生的前提。

两能级间受激辐射几率与两能级粒子数差有关。

在通常情况下，处于低能级E1的原子数大于处于高能级E2的原子数，这
种情况得不到激光。

为了得到激光，就必须使高能级E2上的原子数目大于低能级E1上的原子数目，因为E2上的原子多，发生受激辐射，使光增强（也叫做光放大）。

为了达到这个目的，必须设法把处于基态的原子大量激发到亚稳态E2，处于高能级E2的原子数就可以大大超过处于低能级E1的原子数。

这样就在能级E2和E1之间实现了粒子数的反转。

2.3.2 外界泵浦
通常实现粒子数反转要依靠两个以上的能级：低能级的粒子通过比高能级还要高一些的泵浦能级抽运到高能级。

一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发激光材料，称为电激励；也可用脉冲光源来照射激光谐振腔内的介质原子，称为光激励；还有热激励、化学激励等。

各种激发方式被形象化地称为泵浦或抽运。

为了使激光持续输出，必须不断地“泵浦”以补充高能级的粒子向下跃迁的消耗量。

持续的能量输入，使产生的光子数比损耗的光子数多得多。

众所周知，任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。

当处于低能级上的粒子（原子、分子或离子）吸收了适当频率外来能量（光）被激发而跃迁到相应的高能级上（受激吸收）后，总是力图跃迁到较低的能级去，同时将多余的能量以光子形式释放出来。

如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的（自发辐射），此时被释放的光即为普通的光（如电灯、霓虹灯等），其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。

但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来（受激辐射），被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致，这就意味着外来光得到了加强，我们称之为光放大。

显然，如果通过受激吸收，使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多（粒子数反转），这种光的放大现象就越明显，这时就有可能形成激光了。

2.3.3 激光谐振腔
图2.2、激光谐振腔示意图
激光谐振腔是激光产生的重要条件之一。

在简单情况下，它是在激活物质两端适当地放置两个反射镜组成。

2.3.3.1 激光谐振腔定义
一对以反射镜为端面的腔体，两镜相互平行，分为部分和全反射两块；
2.3.3.2 激光谐振腔作用
1）使光只能沿着轴线方向往返运动，使光具有很好的方向性；
凡不沿谐振腔轴线运动的光子均很快逸出腔外，与工作介质不再接触。

沿轴线运动的光子将在腔内继续前进，并经两反射镜的反射不断往返运行产生振荡，运行时不断与受激粒子相遇而产生受激辐射，沿轴线运行的光子将不断增殖，在腔内形成传播方向一致、频率和相位相同的强光束，这就是激光
激光谐振腔的一个重要作用是控制腔内振荡光束的特性。

通过调节腔的几何参数，可以直接控制光束的横向分布特性、光斑大小及光束发散角等。

研究光学谐振腔的目的，就是通过了解谐振腔的特性，来正确设计和使用激光器的谐振腔，使激光器的输出光束特性达到应用的要求。

2）筛选光频率，只有满足干涉相关条件频率的光能够在腔内往返运动；使光具有单色性；3）正反馈作用，增加光强度，实现光放大；
激光谐振腔的作用之一是提供正反馈，使激活介质中产生的辐射能多次通过介质，当受激辐射所提供的增益超过损耗时在腔内得到放大、建立并维持自激振荡。

谐振腔的光学反馈作用取决于两个因素：一是组成腔的两个反射镜面的反射率，反射率越高，反馈能力越强；二是反射镜的几何形状以及它们之间的组合方式。

上述两个因素的变化都会引起光学反馈作用大小的变化，即引起腔内光束损耗的变化。

2.3.3.3 光腔的构成和分类
在激活物质的两端恰当地放置两个反射镜片，就构成一个最简单的光学谐振腔。

在激光技术发展历史上最早提出的是所谓平行平面腔，它由两块平行平面反射镜组成。

这种装置在光学上称为法布里-珀罗干涉仪，简记为F-P腔。

随着激光技术的发展，以后又广泛采用由两块具有公共轴线的球面镜构成的谐振腔，称为共轴球面腔；其中一个反射镜为(或两个都为)平面的腔是这类腔的特例。

由两个以上的反射镜构成谐振腔的情况也是常见的，折叠腔和环形腔就是这类谐振腔。

激光器中常见的谐振腔的形式：平行平面镜腔，双凹镜腔，平凹镜腔，特殊腔：双凸腔、平凸腔、凹凸腔等
当R1＝R2＝L时，两凹面镜焦点在腔中心处重合，称为对称共焦球面镜腔；当R1+R2＝L表示两凹面镜曲率中心在腔内重合，称为共心腔。

当R＝2L时，这种特殊的平凹腔称为半共焦腔。

注：R1，R2分别为两个镜片的曲率半径，L为谐振腔的长度，也即是两个镜片之间的距离。

图2.3、谐振腔光学镜片示意图
第三章、激光器的种类
激光器的分类大致可以有下面三种方法对激光器进行分类。

3.1 第一种方法是从激光工作物质的状态来分类
可以分为：气体激光器、固体激光器、半导体激光器、液体激光器。

各类激光器各有特色：
气体激光器的单色性强，如氦氖激光器的单色性比普通光源要高1 亿倍。

而且气体激光器工作物质种类繁多，因此可产生许多不同预率的激光；但是，由于气体密度低，激光输出功率相应较小。

较典型的气体激光器有：横流CO2激光器、轴快流CO2激光器、板条CO2激光器、氦氖激光器、TEA激光器。

固体激光器则正好相反，固体激光器一般小而坚固，能量高，输出功率大，脉冲功率较高，应用范围较广泛。

但工作物质种类较少，而且单色性差；
较典型的气体激光器有：Nd : Y AG 激光器，YAG 代表钇铝石榴石，晶体结构与红宝石相似。

半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。

半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，能将电能直接转换为激光能，所以发展迅速。

但半导体激光器的输出功率较小，单色性也较差。

以液体染料为工作物质的激光器也称为“液体激光器”。

液体激光器的最大特点是激光的波长可以在一定范围内连续变换。

这种激光器特别适合于对激光波长有着严格要求的场合；染料激光器种类繁多，价格低廉，效率高．输出功率可与气体和固体激光器相媲美。

应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

3.2 第二种方法是按激光工作物质的粒子结构来分
可以分为：原子、离子、分子和自山电子激光器。

氦氖激光器产生的激光是由氖原子发射的，红宝石激光器产生的激光则是由铬离子发射的。

另外还有二氧化碳分子激光器。

3.3 第三种方法是按激光波长分
可以分为：远红外激光器、远紫外激光器、Ｘ射线激光器等。

3.3.1光的波长
可见光是电磁波谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围；一般人的眼睛可以感知的电磁波的波长在400到700纳米之间，但还有一些人能够感知到波长大约在380到780纳米之间的电磁波。

正常视力的人眼对波长约为555纳米的电磁波最为敏感，这种电磁波处于光学频谱的绿光区域。

红外光：分为三个区域，近红外区(0.75-2.5mm)、中红外区(2.5-25mm)和远红外区(25-1000mm ) 。

可见光：390-780nm
紫外光：10-400nm
图3.1、可见光谱----远红外到紫外的光谱图
图3.2、全光谱图。