現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄭誌遠 著

圖書標籤:

• 激光推進
• 等離子體推進
• 航天推進
• 物理學
• 應用物理學
• 等離子體物理
• 激光技術
• 推進技術
• 空間技術
• 現代物理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442161

版次：1

商品編碼：11701663

包裝：平裝

叢書名： 現代應用物理學叢書

開本：32開

齣版時間：2015-05-01

用紙：膠版紙

頁數：180

正文語種：中文

內容簡介

　　《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》共分為四章，第一章針對激光等離子體推進領域的研究進展進行瞭全麵闡述，特彆是對激光等離子體推進技術的工作原理，工作模式，靶的設計，靶動量探測方法，各種能量吸收機製等進行瞭總結和探討，第二章在對激光擊穿大氣産生的衝擊波進行分析的基礎上，對常見靶材産生的等離子體的衝量進行瞭實驗測量和分析，重點研究瞭側嚮約束與法綫方嚮約束下等離子體的燒蝕特徵，第三章以液體靶材為燒蝕對象，針對燒蝕過程中存在的濺射現象造成的推進比衝低的缺點，提齣瞭通過提高液體的黏度係數來提高比衝的方法，並研究瞭液體黏性與濺射特徵量之間的關係，第四章探討飛秒脈衝激光在大氣中的傳輸機製，特彆是長距離等離子體通道內光絲的形成機理，並結閤國內外飛秒激光在等離子體推進領域的研究情況，就不同靶材在飛秒激光燒蝕下的推進效果進行瞭探討。

目錄

前言
第一章 激光等離子體推進技術研究進展
1.1 激光等離子體推進技術
1.1.1 激光等離子體推進技術的工作原理和發展現狀
1.1.2 激光推進的技術難點和研究熱點
1.2 強激光與靶作用中的吸收機製
1.2.1 逆軔緻吸收
1.2.2 共振吸收
1.2.3 真空加熱
1.2.4 J×B加熱機製
1.2.5 反常趨膚效應
1.3 激光等離子體微推進技術
1.3.1 特點
1.3.2 工作原理
1.3.3 工作模式
1.3.4 激光微推力器的設計
1.3.5 性能參數測量
1.3.6 靶材燒蝕性能及設計
1.3.7 關鍵技術
1.4 存在問題
參考文獻

第二章 激光與固體靶相互作用
2.1 激光在空氣中擊穿後産生的衝擊波微結構
2.1.1 實驗裝置
2.1.2 實驗結果和分析
2.2 激光推進中的靶材
2.3 激光與固體靶的相互作用
2.3.1 實驗裝置
2.3.2 靶材對靶動量的影響
2.3.3 環境氣壓對靶動量的影響
2.3.4 靶材和環境氣壓對比衝的影響
2.4 聚酰亞胺薄膜的燒蝕推進特性
2.4.1 實驗裝置
2.4.2 實驗結果和討論
2.4.3 其他高分子材料的燒蝕推進
2.5 激光與靶相互作用中的約束燒蝕
2.5.1 等離子體的自由膨脹過程
2.5.2 側嚮約束
2.5.3 法綫方嚮的約束燒蝕
2.6 約束燒蝕中等離子體的時空演化
2.7 預脈衝對動量耦閤係數的影響
參考文獻

第三章 激光與液體相互作用
3.1 液體靶材的研究進展
3.1.1 體狀液體靶研究
3.1.2 膜狀液體靶研究
3.1.3 滴狀液靶研究
3.1.4 高黏度液體靶材研究
3.2 激光在液體介質中引緻的擊穿現象
3.2.1 激光擊穿閾值理論模型
3.2.2 擊穿現象的判據
3.2.3 影響激光擊穿閾值的因素
3.2.4 等離子體在液體中的膨脹和發光
3.2.5 氣蝕空泡和液體射流現象
3.2.6 能量轉化效率
3.2.7 存在的問題
3.3 等離子體推進中的水約束燒蝕
3.3.1 實驗裝置
3.3.2 結果及探討
3.3.3 理論計算
3.4 透射式約束燒蝕推進
3.4.1 實驗布局
3.4.2 實驗結果和討論
3.5 液體黏度係數對燒蝕特徵的影響
3.5.1 耦閤係數及比衝
3.5.2 發散角及燒蝕壓
3.6 液體擊穿中的聲波測量
參考文獻

第四章 飛秒激光等離子體推進
4.1 超短脈衝在大氣中的傳輸
4.1.1 基本原理及傳輸機製
4.1.2 通道內的復閤和輻射機製
4.1.3 錐角輻射的産生
4.1.4 超連續譜和白光
4.1.5 三次諧波的産生
4.1.6 太赫茲輻射
4.1.7 等離子體通道中的細絲
4.2 細絲的特徵及分析
4.2.1 細絲的多次自聚焦現象及傳輸過程的優化
4.2.2 影響細絲形成和傳輸的幾種因素
4.2.3 通道中光絲間相互作用的解釋
4.3 等離子體通道的診斷方法
4.3.1 聲學測量方法基本原理
4.3.2 應用測量
4.4 飛秒激光燒蝕推進研究進展
4.4.1 實驗研究
4.4.2 實驗結果和分析
4.5 飛秒激光的約束燒蝕
參考文獻

精彩書摘

　　《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》：
　　第一章 激光等離子體推進技術研究進展
　　1.1激光等離子體推進技術
　　“你希望我們的孩子坐著激光束去太空旅行嗎，”是著名學者Phipps在2004年國際激光束能量推進會議上提到的一句話，這句話以幽默的方式錶達瞭人們對激光等離子體推進技術在航空航天領域應用的一種期待，同時錶明瞭激光等離子體推進技術未來的發展目標，傳統的化學燃料驅動火箭升空的技術由於其昂貴的發射費用，低的載荷比，復雜的發射操作運轉模式，重復使用睏難等缺點而一直睏擾著人們對太空的進一步探索，但隨著激光技術與航天技術的飛速發展，激光等離子體推進作為一種先進推進技術逐步呈現齣其他推進技術不可比擬的優勢和發展前景，本章首先對激光等離子體推進技術的工作原理，特點，研究現狀，研究熱點等問題進行總結介紹。
　　傳統的飛行器及火箭的驅動都是通過化學燃料的燃燒來實現的，但是燃料本身所固有的一些特性如化學能，燃燒溫度和效率等限製瞭飛行器在更為深遠的星際航行中的應用，從地麵發射飛行器至地球低軌軌道，費用大概是15000美元/韆剋，而發射至同步軌道則更貴，高昂的發射費用，進一步限製瞭更大規模的商業航天活動，要使單位質量的推進劑攜帶更多的能量，産生更大的推力，隻有藉助外部的能量注入[1]，在2002年的Applied Physics Letters上有一篇論文報道瞭用激光産生的等離子體驅動紙飛機模型的實驗[2]，雖然采用的飛機模型的重量隻有零點幾剋，沒有真正的實用價值，但是它卻對傳統的化學燃料驅動技術提齣瞭挑戰，其實，早在1972年，美國學者Kantrowitz就首先提齣瞭利用激光燒蝕産生的等離子體來代替化學燃料推進空間飛行器的設想[3]，圖1.1為Kantrowitz本人照片及1972年的論文，在文章中他說：“這篇文章的目的是為瞭喚起人們對一種基於高功率激光推進係統的注意，眾所周知，激光可以遠距離燒蝕物體，當激光的強度足夠高的時候，這種燒蝕可以非常迅速並産生以超音速噴射的氣體，更高的激光功率可以使氣體電離，産生非常高的比衝，而這種噴射氣體將會産生化學火箭一樣的推力”。
　　隨後，其他發達國傢如德國，前蘇聯，日本等也開始涉足這個領域，他們的主要目標就是大幅度減少在衛星發射方麵的費用，美國近期的研究目標是驅動1韆剋的載重花費1000美元，並且對於激光驅動的發射費用，研究者們希望限定在100美元/韆剋的範圍內，以便在將來的空間運輸中發揮更重要的作用，利用激光等離子體來推進的微型飛行器，因為沒有傳統意義上的發動機，隻配備觀察和通訊裝置，質量非常的輕，可以用於觀察氣候和火山，激光等離子體推進技術還可以將衛星直接發射進入近地軌道，將近地軌道衛星轉移到地球同步軌道，維持衛星軌道參數和清除太空垃圾等應用，在航天運載火箭發射，衛星與飛行器空間機動等方麵有著廣泛的應用前景。
　　圖1.1Kantrowitz A R的照片及1972年的文章
　　1.1.1激光等離子體推進技術的工作原理和發展現狀
　　激光等離子體推進的基本原理同火箭發動機類似，都是利用反衝運動的原理來推動飛行器，不同之處在於激光等離子體推進使用的是激光束的能量來加熱推進劑，而不是依靠推進劑自身的燃燒，這使得它能超越燃燒溫度的限製，形成核心溫度為10000~20000 K甚至更高的高溫等離子體，這種高溫高壓的等離子體具有極強的做功能力，實驗及理論分析錶明，激光推進的比衝可以高於1000s[4]，這種高溫高壓的等離子體可利用地麵上的激光裝置經過長距離傳輸到火箭發動機中來完成，飛行器本身不需要攜帶過多的能源設備，而且激光等離子體推進這種技術無需傳統化學推進中的大分子質量氧化劑，燃燒溫度也能大大提高。
　　典型激光推進器的工作原理如圖1.2所示，激光束經透鏡聚焦到推進劑的後錶麵，然後産生高溫高壓的嚮後噴射的等離子體，利用等離子體的反作用力來推動飛行器前進，Myrabo[5]等人設計的激光推進飛行器的實物如圖1.3所示，它的前端是碗狀的軸對稱拋物形反射鏡，尾部是膨脹噴口，鏡麵反射由地麵射來的激光束，並形成環狀聚焦，尾部裝置接收並聚焦激光脈衝，聚焦的激光束將擊穿工作流體，形成迅速膨脹的熱等離子體，利用等離子體膨脹的反作用力推動飛行器，它的推進劑既可以是氣體，也可以是液體和固體。
　　……

前言/序言

好的，這是一份針對您所描述圖書《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》之外的其他圖書的詳細簡介，字數約為1500字。 --- 《現代應用物理學叢書：量子光學與非綫性光譜學》 叢書分冊簡介 《現代應用物理學叢書》係列旨在係統梳理和深入探討現代物理學在工程應用和前沿技術領域的最新進展。本分冊《量子光學與非綫性光譜學》聚焦於光與物質相互作用的微觀機製，特彆是光的量子特性及其在復雜介質中的非綫性行為，為光學工程、量子信息科學以及精密測量技術提供堅實的理論基礎與實驗指導。 第一部分：量子光學基礎與光場操控 第一章：光子的量子描述與量子場論基礎 本章係統迴顧瞭量子力學中光場的經典場論描述（麥剋斯韋方程組）到量子場論（QED）的過渡。重點闡述瞭光子的産生、湮滅算符，以及光場量子化後的能級結構和相乾態（相乾光）的數學描述。討論瞭壓縮態光場、糾纏態光場在量子信息處理中的獨特優勢。內容深入探討瞭光場與原子（或類原子係統）的耦閤拉格朗日量，為後續的量子相乾演化分析奠定基礎。 第二章：光與物質的弱耦閤：密度矩陣理論與半經典近似 本章側重於處理光與物質相互作用的動力學演化。首先引入瞭密度矩陣錶徵宏觀物理量和量子態的必要性。詳細推導瞭玻恩-奧本海默近似下的有效哈密頓量，並在此基礎上建立基於密度矩陣的速率方程（Rate Equations）模型。討論瞭自發輻射、受激輻射以及吸收過程的量子力學微擾理論，並著重分析瞭弛豫時間（縱嚮 $T_1$ 和橫嚮 $T_2$）對光譜綫形和相乾時間的影響。 第三章：相乾光與原子相互作用的精密控製 本章深入研究瞭在外部激光場驅動下，原子或分子係統的精確操控技術。涵蓋瞭光泵浦（Optical Pumping）、光選擇性激發（State-Selective Excitation）等基本技術。重點討論瞭拉曼過程（Raman Processes），包括受激拉曼散射（SRS）和受激熒光（SFS）。通過分析多能級係統的動力學方程，闡釋瞭如何通過精確控製激光的頻率、相位和脈衝形狀來實現特定量子態的製備與轉移，為實現量子計算中的量子門操作提供理論工具。 第二部分：非綫性光譜學原理與應用 第四章：二階非綫性光學現象 本章係統介紹瞭一階綫性光學響應之後的二階非綫性現象。詳細解析瞭電磁場與物質相互作用的二階極化率 $chi^{(2)}$ 的物理來源和張量形式。重點討論瞭： 1. 倍頻 (Second Harmonic Generation, SHG)： 機製、相位匹配條件（包括空間和時間相位匹配），及其在材料對稱性分析中的應用。 2. 和頻/差頻産生 (Sum/Difference Frequency Generation, SFG/DFG)： 理論框架與在特定波長閤成中的應用。 3. 參量下轉換 (Parametric Down-Conversion, PDC)： 特彆是自發參量下轉換（SPDC）作為糾纏光子源的基本原理和實驗實現。 第五章：三階非綫性光譜學與高階效應 本章進入更高階的非綫性響應，即三階極化率 $chi^{(3)}$ 所主導的現象。這是現代超快光學和高功率激光技術的核心理論： 1. 自相位調製 (Self-Phase Modulation, SPM)： 描述光脈衝在介質中傳播時，由於自身強度變化引起的相位瞬時變化，是超快脈衝展寬和壓縮的關鍵因素。 2. 剋爾效應 (Kerr Effect)： 包括光場誘導的雙摺射和摺射率變化，分析瞭其在光孤子（Optical Solitons）産生與穩定傳播中的作用。 3. 四波混頻 (Four-Wave Mixing, FWM)： 尤其關注受激拉曼增益/抑製（Stimulated Raman Gain/Loss）以及交叉相位調製（Cross-Phase Modulation, XPM）在多波長光通信中的影響。 第六章：高次諧波産生與阿秒物理 本章探討瞭在極強激光場作用下，物質發射齣遠高於驅動光頻率的光子現象。 1. 高次諧波産生 (High-Harmonic Generation, HHG)： 詳細闡述瞭三步模型（隧道電離、加速與重組），分析瞭諧波的飽和平颱和截止頻率。 2. 阿秒脈衝的産生： 討論瞭如何通過控製激光波形（如橢圓偏振光或特定的波形整形）來控製諧波的相乾疊加，實現飛秒到阿秒量級的極短光脈衝。這部分內容連接瞭非綫性光譜學與時間分辨的電子動力學研究。 第三部分：實驗技術與前沿應用 第七章：傅裏葉變換光譜學與高分辨率技術 本章側重於實現高精度測量的光譜技術。深入介紹乾涉測量技術在光譜學中的應用，包括： 1. 傅裏葉變換光譜儀（FTS）： 詳細分析瞭邁剋爾遜乾涉儀的原理，以及如何通過對乾涉圖樣的傅裏葉變換恢復齣高分辨率光譜信息，特彆是在紅外和太赫茲波段的應用。 2. 飽和吸收光譜與偏振光譜： 討論瞭這些技術如何利用非綫性效應消除多普勒展寬，實現亞綫寬級彆的頻率鎖定與標準測量。 第八章：超快激光與時間分辨測量 本章聚焦於超快光脈衝的産生、錶徵及其在物質瞬態過程研究中的應用。 1. 鎖模原理： 詳細分析瞭被動鎖模（如剋爾透鏡鎖模）和主動鎖模的物理機製，以及如何獲得具有穩定重復頻率和低抖動的飛秒脈衝。 2. 脈衝錶徵： 介紹瞭自相關函數、頻率分辨光學采樣（FROG）和量子譜相乾斷層掃描（SPIDER）等技術，用以精確重建脈衝的時域和頻域信息。 第九章：量子信息與精密測量中的應用實例 本章將前述的理論與技術應用於當前熱門的前沿領域： 1. 量子傳感與計量： 利用原子鍾中光頻梳（Optical Frequency Comb）技術，結閤非綫性晶體和鎖模激光器，實現對時間頻率標準的超高精度測量。 2. 量子成像與計算： 討論如何利用雙光子/多光子糾纏態，實現超越經典衍射極限的成像技術，以及如何利用高維光子態進行容錯量子計算的初步探索。 本書結構嚴謹，理論推導詳實，同時密切聯係最新的實驗進展，是從事光學工程、原子物理、以及量子技術研究的科研人員和高年級研究生的重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

最近正好在啃一本《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》，雖然這書名聽起來挺硬核，但我這非專業人士也硬著頭皮翻瞭幾頁。怎麼說呢，它給我的第一感覺就是，這本書好像對“激光”和“等離子體”這兩個詞的應用場景有著非常廣泛的想象力，而且似乎是將它們巧妙地融閤在一起，用以解決一些傳統技術難以觸及的問題。我尤其對其中提到的“推進技術”部分很感興趣，想象著未來我們能依靠這種前沿技術實現某種科幻電影裏的場景，比如超光速旅行（當然，我知道這隻是個美好的願景，但書裏也許會探討一些理論上的可能性），或者是在深空中實現高效、精準的軌道調整。書中的配圖和圖錶（如果有的）應該會非常關鍵，我期待能看到清晰的示意圖，解釋那些復雜的物理過程，比如等離子體的産生、激光與物質的相互作用，以及如何將這些轉化為實際的推力。如果作者在書中能用一些生動的比喻或者現實的類比來解釋那些高深的理論，那就更好瞭，這樣即便是像我這樣初學者，也能稍微窺探到其中奧妙。而且，這本書的齣版時間也值得關注，如果它齣版得比較新，那很可能包含瞭最新的研究成果和技術進展，這對於想要瞭解前沿科技的人來說無疑是巨大的吸引力。

評分☆☆☆☆☆

我翻閱瞭《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》，感覺這本書的主題非常具有前瞻性。它的核心似乎在於探索激光與等離子體這一特定組閤在産生推力方麵的潛力，尤其是在太空探索和航天領域。 我很想知道書中是如何將“激光”這一能量源與“等離子體”這一物質狀態結閤起來，從而實現“推進”這一核心功能的。這本書很可能是在介紹一種全新的動力係統，這種係統或許能夠剋服傳統化學火箭的局限性，比如更高的比衝、更長的燃燒時間或者更低的燃料質量。我期待書中能夠深入分析激光與等離子體相互作用的物理機製，例如激光誘導擊穿、等離子體加速等原理，並解釋這些原理如何轉化為實際的推力輸齣。同時，對於“推進技術”的實際應用，我希望書中能夠探討其在不同航天任務中的可行性，比如深空探測、衛星變軌、甚至未來可能存在的行星際旅行。如果書中還能提及相關的實驗驗證或者技術路綫圖，那就更好瞭，能夠讓我對這項技術的發展前景有一個更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我最近入手瞭這本《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》，雖然還沒有完全消化，但從目錄和一些章節的標題來看，這本書似乎對“激光”和“等離子體”在航天推進領域的可行性進行瞭深入的探討。我尤其好奇的是，書中會如何論述“激光”這一高能量束如何與“等離子體”發生作用，進而産生巨大的推力。這聽起來就像是在利用光能直接驅動飛行器，這本身就充滿瞭科幻色彩。我猜測書中會詳細介紹等離子體的形成機製、其特性以及如何有效地被激光激發和控製。同時，對於“推進技術”的實際應用，我期待書中能夠勾勒齣一些潛在的工程實現方案，比如針對不同軌道、不同任務需求的推進係統設計，以及可能麵臨的材料選擇、能量效率、熱管理等挑戰。如果書中能給齣一些理論計算模型或者模擬仿真的結果，那就更棒瞭，能夠為我提供一個更直觀的理解。而且，從“現代應用物理學叢書”這個係列名稱來看，這本書應該具有一定的學術嚴謹性，但同時又強調“應用”，所以我也期望它能在理論深度和實際可行性之間找到一個很好的平衡點，不會過於晦澀難懂，也不會流於錶麵。

評分☆☆☆☆☆

我最近在閱讀《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》，這本書的名稱就充滿瞭科技感，讓我對其內容充滿瞭好奇。我猜想，這本書的核心內容是將“激光”的強大能量以及“等離子體”的特殊物理狀態相結閤，用以開發一種新型的“推進技術”。這聽起來就像是把科幻電影裏的場景搬到瞭現實，讓人充滿想象。我特彆感興趣的是，書中會如何詳細闡述激光與等離子體相互作用的物理原理，例如，激光是如何激發物質産生等離子體，以及如何利用這種高能等離子體來産生推力。這本書是否會介紹不同類型的激光等離子體推進器，它們的結構、工作原理以及各自的優缺點？同時，對於“推進技術”的應用，我期待書中能夠探討其在太空探索中的潛力，比如，這種技術是否能夠實現更快的星際旅行？是否能夠為衛星提供更持久、更精準的動力？書中是否會討論這種推進技術在理論和工程上所麵臨的挑戰，以及未來的發展方嚮？我對書中可能包含的理論推導、實驗數據和案例分析都充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

最近我接觸瞭《現代應用物理學叢書：激光等離子體推進技術》這本書，其標題本身就吸引瞭我，因為它融閤瞭“激光”、“等離子體”和“推進技術”這幾個極具未來感和挑戰性的概念。我猜測這本書的重點將放在如何利用激光的能量來激發和控製等離子體，從而産生一種高效且高效的推進力，這與我們目前主流的火箭技術可能截然不同。我特彆好奇書中會如何解釋激光與等離子體之間的復雜相互作用，是利用激光的能量直接加熱等離子體，還是通過其他方式産生等離子體的定嚮加速？這本書可能會詳細介紹等離子體在不同狀態下（例如不同密度、溫度）與激光的耦閤機製，以及如何優化這些參數以獲得最大的推進效率。此外，對於“推進技術”的應用，我希望書中能夠探討其在太空領域的一些具體設想，例如，這種推進方式是否能夠實現更高的速度？是否能夠更精確地控製航天器的姿態和軌道？書中是否會提及一些潛在的工程挑戰，例如激光器的能量需求、等離子體的束縛和導引等問題，並給齣一些解決思路？