激光原理（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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盛新志，娄淑琴 著

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• 激光原理
• 激光技术
• 光学
• 物理学
• 光电子学
• 量子光学
• 非线性光学
• 激光应用
• 教材
• 高等教育

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302387695

版次：2

商品编码：11782923

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 高等学校电子信息类专业系列教材

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：199

编辑推荐

　　1、要求明确：依据培养方案，明确学习要求，逐章点明学习重点和难点。
　　2、脉络清晰：以知识树图示为方式，总结展示个知识点的发展脉络，突出内在联系。
　　3、习题典型：针对重点知识点，设置大量的典型练习题，并给出细致的分析和解答。
　　4、解答到位：对主教材各章的练习题都进行了详细解答，先给出解题思路，再剖析题目设计的概念和公式，最后给出解题过程。
　　5、贴近考研：提供近年本校硕士研究生入学考试试卷，帮助考研学生熟悉考试要求。

内容简介

　　《激光原理（第2版）》主要阐述激光器基本工作原理和相关现象的理论。内容主要包括光和物质作用经典理论、光学谐振腔理论、激光器速率方程理论，以及对连续激光器工作特性的分析理论。本书配有完整的电子教案和学习指导书。本书可作为高校激光原理课程的教材，也可作为从事激光工作的研究人员、技术人员以及高校有关专业的研究生的学习参考用书。

前言/序言

光之魔法：穿透时空的奇迹 在古老的神话与传说中，火焰被视为世间最神秘、最具力量的存在，它燃烧、驱散黑暗、带来光明。而今天，我们聚焦于一种更为精炼、更为集中的光，一种能够以不可思议的精度和力量穿透物质、传递信息、改变世界的奇迹——光。它并非来自熊熊燃烧的火焰，而是诞生于原子深处，一种经过精密控制、高度有序的能量释放。 本书将带领您踏上一段探索光学奥秘的旅程，但我们不会止步于光本身。我们将深入探究驱动这种奇迹的背后原理，以及它如何被人类智慧所捕捉、放大并应用于我们生活的方方面面。我们将一起揭示，那些曾经只存在于科幻小说中的场景，是如何一步步成为现实，如何深刻地重塑着我们的文明。 光，不仅仅是可见之物 我们通常所说的“光”，往往局限于人眼可见的电磁波谱。然而，这个可见的范围，不过是宇宙中庞大电磁频谱的冰山一角。从波长极长的无线电波，到波长极短的伽马射线，每一种电磁波都承载着不同的能量，具有独特的性质和应用。 本书将首先为您梳理电磁波谱的全貌，让您理解不同波段的电磁波是如何产生的，以及它们各自的特性。您将了解到，微波炉如何利用微波加热食物，X射线如何穿透人体进行诊断，无线电波如何承载着我们的通讯信号，而我们今天要重点探讨的，则是另一种特殊的光——激光。 激光：有序的光，颠覆的力量 与日常光源（如灯泡、太阳）发出的光不同，激光具有三个核心特征： 单色性 (Monochromaticity): 激光光束包含的颜色（波长）非常单一，几乎是纯粹的“一种光”。想象一下，普通白光是由红、橙、黄、绿、蓝、紫等多种颜子的混合，而激光则像一支只唱一种音调的乐器，纯粹而集中。这种高度的单色性使得激光在光谱分析、科学测量等领域具有不可替代的优势。 方向性 (Directionality): 激光光束极细、极窄，能够传播极远的距离而扩散极小。普通光源发出的光向四面八方散射，能量迅速分散。而激光则像一支笔直射出的箭，能量高度集中，能够精确地指向目标。正是这种强大的方向性，使得激光能够进行远距离的精确瞄准和传输。 相干性 (Coherence): 激光的光波在时间和空间上都表现出高度的规整性，波峰和波谷能够长时间、大范围内地保持同步。这就如同一个训练有素的乐队，所有乐器同时奏响同一个节拍，发出和谐统一的声音。这种相干性是激光最核心的特征之一，它使得激光能够产生极高的光强，并实现干涉、衍现象等精密的干涉和衍射效应。 激光的诞生：原子世界的奇妙共振 那么，如此“特别”的光，究竟是如何诞生的呢？本书将深入剖析激光产生的物理机制。这一切都始于原子内部的电子能级。 电子在原子核外绕行，但它们并非可以随意停留在任何轨道上，而是只能占据特定的、离散的能量“台阶”。当一个电子吸收了外部能量（例如光子或电能）后，它会跳跃到一个更高的能级，进入“激发态”。然而，处于激发态的电子是不稳定的，它们渴望回到较低的、更稳定的能级。 当一个处于激发态的电子自发地回到较低能级时，它会释放出一个光子。这个光子的能量（因此也就是它的波长和颜色）与它所处的能级跃迁有关。 现在，关键的时刻到来了。如果此时有一个与这个即将辐射出的光子能量完全相同的、已经存在的“种子”光子，经过一个特殊的装置——激光腔，它能够“诱导”这个激发态的电子，以相同的方向、相同的相位、相同的能量辐射出另一个一模一样的光子。这就如同一个士兵正在行走，而另一个士兵以完全相同的步伐、方向、姿势跟随，最终形成一支整齐划一的队伍。 这个过程被称为“受激辐射 (Stimulated Emission)”，是激光产生最核心的原理。在激光腔内，一次受激辐射会产生两个相同光子，这两个光子又会去诱导更多的电子发生受激辐射，如此循环往复，最终产生出数量巨大、方向一致、相位相同的光子束，这就是我们所说的激光。 激光的“心脏”：增益介质与激励源 要实现持续的受激辐射，需要满足两个基本条件： 粒子数反转 (Population Inversion): 在通常情况下，原子处于低能级的电子数量远多于处于高能级的电子。而要实现受激辐射，必须让处于高能级的电子数量多于处于低能级的电子，这就像需要让更多的士兵站在高处，才能让他们“诱导”更多地面上的士兵向上跳跃。这个状态就称为“粒子数反转”。 增益介质 (Gain Medium): 增益介质是能够实现粒子数反转并产生受激辐射的材料。它可以是固体（如红宝石、Nd:YAG晶体）、液体（如染料溶液）或气体（如氦氖、二氧化碳）。不同的增益介质具有不同的激发方式和工作波长，从而产生了各种类型的激光。 激励源 (Pumping Source): 激励源的作用是为增益介质提供能量，使其内部的电子跃迁到高能级，从而实现粒子数反转。激励源可以是光（如闪光灯、另一束激光）、电（如气体放电）或化学反应。 本书将详细介绍不同类型的增益介质以及相应的激励方式，帮助您理解各种激光器是如何被“激活”并工作的。 激光的应用：改变世界的强大工具 一旦激光被创造出来，它的潜能就如同被释放的潘多拉魔盒，在科学、技术、工业、医疗、军事、日常生活等各个领域掀起了革命性的变革。 在工业领域： 精密加工: 激光的高能量密度和精确性使其成为切割、焊接、打孔、钻孔等精密加工的理想工具。它可以轻松切割钢板，雕刻精密的电路板，甚至在极小的范围内进行焊接，这些都是传统工具难以企企及的。 材料处理: 激光还可以用于表面处理、退火、硬化、清洗等，改变材料的表面性能，提升其耐久性和功能性。 在医疗领域： 手术: 激光在微创手术中扮演着越来越重要的角色。它能够精确地切割组织，止血，同时减少对周围组织的损伤，加速患者的恢复。例如，眼科激光手术已成为治疗近视、白内障的常规方法。 诊断与治疗: 激光可用于诊断疾病，如通过激光扫描检查眼底，也可用于治疗，如激光光动力疗法治疗癌症。 在信息技术领域： 光纤通信: 激光是光纤通信系统的“心脏”。它产生的高速、高频信号，通过光纤传输，使得我们能够以前所未有的速度和容量进行全球范围内的信息交流。互联网、高清视频、实时通信，都离不开激光的支持。 数据存储: CD、DVD、蓝光光盘等存储介质的读写，都依赖于激光的光束。 在科学研究领域： 精密测量: 激光的相干性和方向性使其成为精确测量的理想工具。激光测距仪、激光干涉仪等设备，能够测量极小的距离、检测极小的形变，在基础物理学、天文学、地震学等领域发挥着关键作用。 光谱分析: 激光的单色性使其成为光谱分析的强大工具，能够精确地识别物质的成分和结构。 在日常生活领域： 条形码扫描: 超市里，激光扫描仪能够快速准确地读取商品条形码，极大地提高了购物效率。 激光指示器: 会议、讲座中，激光指示器能够清晰地指向屏幕上的内容，帮助观众聚焦。 娱乐: 激光投影、激光秀等，为我们的生活增添了绚丽的光彩。 本书将对这些应用领域进行深入的探讨，您将看到激光如何从实验室中的一项奇特发明，演变成改变我们生活和世界的强大力量。我们将不止步于介绍这些应用，更会尝试理解其背后的科学原理，以及这些应用是如何一步步实现的。 展望未来：无限可能的激光科技 激光技术的发展从未止步。科学家们正在不断探索更先进的激光器，拥有更高的功率、更短的脉冲、更宽的波段。这些进步将为激光开辟更广阔的应用前景： 核聚变能源: 高能激光被认为是实现可控核聚变的重要途径之一，有望解决人类的能源危机。 太空探索: 激光通信、激光雷达等技术，将为深空探测提供更强大的支持。 先进制造: 超快激光的出现，将推动纳米制造、3D打印等领域达到新的高度。 生物医学: 更精密的激光治疗方法，将为人类健康带来更多福祉。 本书旨在为您打开一扇通往激光世界的大门，让您不仅理解“是什么”，更能体会“为什么”和“如何”。我们将以严谨的态度，但不失生动的笔触，带您领略光之魔法的魅力，感受科技进步的力量，并激发您对未来无限可能的想象。这是一段关于智慧、探索和创造的旅程，期待与您一同启程。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开此书，就被其严谨的逻辑和系统性的结构所吸引。从宏观的电磁波理论基础，到微观的光子行为，再到激光器的核心机制，作者层层递进，条理清晰。书中对于光与物质相互作用的阐述，特别是吸收、激发和辐射过程的详细描述，让我对光的能量转换有了更深刻的理解。它没有回避复杂的数学推导，但又巧妙地用图示和文字进行辅助，使得即使是对数学公式不太感冒的读者，也能逐步跟上思路。我印象最深刻的是关于激光腔内能量分布和模式的讨论，它解释了为什么激光能够产生如此高方向性和单色性的光束，其背后的物理机制被展现得淋漓尽致。这本书不仅适合初学者入门，对于有一定基础的读者来说，也能提供不少深入的见解，因为它在细节上处理得非常到位，很多在其他书籍中可能一笔带过的内容，在这里都得到了详尽的解释，让人受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的震撼，在于它将一个看似高深莫测的物理现象，拆解成了一个个可以理解的组件。它从最基础的光学现象出发，比如光的传播和波动性，然后循序渐进地引入量子力学的一些概念，解释了光与物质相互作用的微观机制。我尤其喜欢关于“受激辐射”的章节，作者用一种非常直观的方式，描绘了原子在受到光子激发后，如何释放出与其能量和方向完全一致的光子，这简直是奇妙的物理魔法。随后，关于激光器的各个组成部分，如增益介质、泵浦源和谐振腔，以及它们是如何协同工作产生激光的，都得到了非常详尽且易于理解的阐述。书中还涉及了激光的一些重要特性，比如方向性、单色性和相干性，并通过大量的图示和实例，让我深刻理解了这些特性是如何实现的，以及它们在实际应用中的价值。这本书让我对“光”的认识，上升到了一个新的高度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的光影之舞，着实让我大开眼界。从基础的光波理论到复杂的光束传播，它用一种引人入胜的方式，将抽象的物理概念具象化。我尤其喜欢其中关于干涉和衍射的章节，作者用清晰的比喻和精妙的插图，让我仿佛亲眼见证了光线的奇妙表演。读到激光器的工作原理时，那种“原来如此”的顿悟感层层叠叠涌上来，从受激辐射到粒子数反转，再到光谐振腔的构建，每一步都像是在解开一个精密的谜题。书中的公式推导也并非枯燥的符号堆砌，而是融入了对物理过程的深刻理解，引导读者一步步思考，最终豁然开朗。而且，书中对不同类型激光器的介绍，从气体激光到半导体激光，再到固体激光，让我对激光技术的广泛应用有了更直观的认识，也激发了我对未来激光技术发展的无限遐想。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维的启迪，它让我对光学领域产生了前所未有的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，拿到这本书时，我并没有抱有多大的期待，毕竟“原理”二字总是带着一丝教条和枯燥。然而，它却意外地成为了我最近最常翻阅的读物之一。作者在讲述激光的诞生和发展历程时，融入了许多历史故事和科学家的趣闻轶事，这使得原本可能严肃的科学探讨变得生动有趣。我特别欣赏书中对激光安全性的强调，以及对不同波长激光在医学、工业等领域的具体应用案例的深入剖析。每一次阅读，我都能从中汲取新的养分，对某些曾经模糊不清的概念有了更清晰的认知。比如，关于相干光与非相干光的区别，书中通过形象的比喻，让我一下子就抓住了核心要义。此外，它在介绍激光在通信、测量等前沿技术中的应用时，也展现了作者对行业发展的敏锐洞察力，让我不禁对未来的科技蓝图充满了期待。这本书，可以说是将深奥的科学理论与广阔的现实应用完美地结合在了一起，让人读来既增长知识，又受启发。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导我探索激光的奥秘。它并没有一上来就抛出大量公式和概念，而是从激光的“独特性”入手，逐步揭示其形成和应用的原理。例如，在解释激光的“相干性”时，作者用了生动的生活化比喻，让我迅速理解了其核心概念。而关于“方向性”和“单色性”的阐述，更是将光学理论与实际应用紧密联系起来，让我看到了激光不仅仅是物理学中的一个概念，更是改变世界的强大工具。书中对激光器工作原理的讲解，从泵浦源的选择到增益介质的性质，再到谐振腔的设计，都进行了细致的分析，并且穿插了许多实际案例，让我对不同类型的激光器有了更直观的认识。读完这本书，我对激光技术在科研、医疗、工业等各个领域的应用，都有了全新的认识，也更加欣赏其背后精妙的科学原理。