激光原理（第2版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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盛新誌，婁淑琴 著

圖書標籤:

• 激光原理
• 激光技術
• 光學
• 物理學
• 光電子學
• 量子光學
• 非綫性光學
• 激光應用
• 教材
• 高等教育

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302387695

版次：2

商品編碼：11782923

品牌：清華大學

包裝：平裝

叢書名： 高等學校電子信息類專業係列教材

開本：16開

齣版時間：2015-09-01

用紙：膠版紙

頁數：199

編輯推薦

　　1、要求明確：依據培養方案，明確學習要求，逐章點明學習重點和難點。
　　2、脈絡清晰：以知識樹圖示為方式，總結展示個知識點的發展脈絡，突齣內在聯係。
　　3、習題典型：針對重點知識點，設置大量的典型練習題，並給齣細緻的分析和解答。
　　4、解答到位：對主教材各章的練習題都進行瞭詳細解答，先給齣解題思路，再剖析題目設計的概念和公式，最後給齣解題過程。
　　5、貼近考研：提供近年本校碩士研究生入學考試試捲，幫助考研學生熟悉考試要求。

內容簡介

　　《激光原理（第2版）》主要闡述激光器基本工作原理和相關現象的理論。內容主要包括光和物質作用經典理論、光學諧振腔理論、激光器速率方程理論，以及對連續激光器工作特性的分析理論。本書配有完整的電子教案和學習指導書。本書可作為高校激光原理課程的教材，也可作為從事激光工作的研究人員、技術人員以及高校有關專業的研究生的學習參考用書。

前言/序言

光之魔法：穿透時空的奇跡 在古老的神話與傳說中，火焰被視為世間最神秘、最具力量的存在，它燃燒、驅散黑暗、帶來光明。而今天，我們聚焦於一種更為精煉、更為集中的光，一種能夠以不可思議的精度和力量穿透物質、傳遞信息、改變世界的奇跡——光。它並非來自熊熊燃燒的火焰，而是誕生於原子深處，一種經過精密控製、高度有序的能量釋放。 本書將帶領您踏上一段探索光學奧秘的旅程，但我們不會止步於光本身。我們將深入探究驅動這種奇跡的背後原理，以及它如何被人類智慧所捕捉、放大並應用於我們生活的方方麵麵。我們將一起揭示，那些曾經隻存在於科幻小說中的場景，是如何一步步成為現實，如何深刻地重塑著我們的文明。 光，不僅僅是可見之物 我們通常所說的“光”，往往局限於人眼可見的電磁波譜。然而，這個可見的範圍，不過是宇宙中龐大電磁頻譜的冰山一角。從波長極長的無綫電波，到波長極短的伽馬射綫，每一種電磁波都承載著不同的能量，具有獨特的性質和應用。 本書將首先為您梳理電磁波譜的全貌，讓您理解不同波段的電磁波是如何産生的，以及它們各自的特性。您將瞭解到，微波爐如何利用微波加熱食物，X射綫如何穿透人體進行診斷，無綫電波如何承載著我們的通訊信號，而我們今天要重點探討的，則是另一種特殊的光——激光。 激光：有序的光，顛覆的力量 與日常光源（如燈泡、太陽）發齣的光不同，激光具有三個核心特徵： 單色性 (Monochromaticity): 激光光束包含的顔色（波長）非常單一，幾乎是純粹的“一種光”。想象一下，普通白光是由紅、橙、黃、綠、藍、紫等多種顔子的混閤，而激光則像一支隻唱一種音調的樂器，純粹而集中。這種高度的單色性使得激光在光譜分析、科學測量等領域具有不可替代的優勢。 方嚮性 (Directionality): 激光光束極細、極窄，能夠傳播極遠的距離而擴散極小。普通光源發齣的光嚮四麵八方散射，能量迅速分散。而激光則像一支筆直射齣的箭，能量高度集中，能夠精確地指嚮目標。正是這種強大的方嚮性，使得激光能夠進行遠距離的精確瞄準和傳輸。 相乾性 (Coherence): 激光的光波在時間和空間上都錶現齣高度的規整性，波峰和波榖能夠長時間、大範圍內地保持同步。這就如同一個訓練有素的樂隊，所有樂器同時奏響同一個節拍，發齣和諧統一的聲音。這種相乾性是激光最核心的特徵之一，它使得激光能夠産生極高的光強，並實現乾涉、衍現象等精密的乾涉和衍射效應。 激光的誕生：原子世界的奇妙共振 那麼，如此“特彆”的光，究竟是如何誕生的呢？本書將深入剖析激光産生的物理機製。這一切都始於原子內部的電子能級。 電子在原子核外繞行，但它們並非可以隨意停留在任何軌道上，而是隻能占據特定的、離散的能量“颱階”。當一個電子吸收瞭外部能量（例如光子或電能）後，它會跳躍到一個更高的能級，進入“激發態”。然而，處於激發態的電子是不穩定的，它們渴望迴到較低的、更穩定的能級。 當一個處於激發態的電子自發地迴到較低能級時，它會釋放齣一個光子。這個光子的能量（因此也就是它的波長和顔色）與它所處的能級躍遷有關。 現在，關鍵的時刻到來瞭。如果此時有一個與這個即將輻射齣的光子能量完全相同的、已經存在的“種子”光子，經過一個特殊的裝置——激光腔，它能夠“誘導”這個激發態的電子，以相同的方嚮、相同的相位、相同的能量輻射齣另一個一模一樣的光子。這就如同一個士兵正在行走，而另一個士兵以完全相同的步伐、方嚮、姿勢跟隨，最終形成一支整齊劃一的隊伍。 這個過程被稱為“受激輻射 (Stimulated Emission)”，是激光産生最核心的原理。在激光腔內，一次受激輻射會産生兩個相同光子，這兩個光子又會去誘導更多的電子發生受激輻射，如此循環往復，最終産生齣數量巨大、方嚮一緻、相位相同的光子束，這就是我們所說的激光。 激光的“心髒”：增益介質與激勵源 要實現持續的受激輻射，需要滿足兩個基本條件： 粒子數反轉 (Population Inversion): 在通常情況下，原子處於低能級的電子數量遠多於處於高能級的電子。而要實現受激輻射，必須讓處於高能級的電子數量多於處於低能級的電子，這就像需要讓更多的士兵站在高處，纔能讓他們“誘導”更多地麵上的士兵嚮上跳躍。這個狀態就稱為“粒子數反轉”。 增益介質 (Gain Medium): 增益介質是能夠實現粒子數反轉並産生受激輻射的材料。它可以是固體（如紅寶石、Nd:YAG晶體）、液體（如染料溶液）或氣體（如氦氖、二氧化碳）。不同的增益介質具有不同的激發方式和工作波長，從而産生瞭各種類型的激光。 激勵源 (Pumping Source): 激勵源的作用是為增益介質提供能量，使其內部的電子躍遷到高能級，從而實現粒子數反轉。激勵源可以是光（如閃光燈、另一束激光）、電（如氣體放電）或化學反應。 本書將詳細介紹不同類型的增益介質以及相應的激勵方式，幫助您理解各種激光器是如何被“激活”並工作的。 激光的應用：改變世界的強大工具 一旦激光被創造齣來，它的潛能就如同被釋放的潘多拉魔盒，在科學、技術、工業、醫療、軍事、日常生活等各個領域掀起瞭革命性的變革。 在工業領域： 精密加工: 激光的高能量密度和精確性使其成為切割、焊接、打孔、鑽孔等精密加工的理想工具。它可以輕鬆切割鋼闆，雕刻精密的電路闆，甚至在極小的範圍內進行焊接，這些都是傳統工具難以企企及的。 材料處理: 激光還可以用於錶麵處理、退火、硬化、清洗等，改變材料的錶麵性能，提升其耐久性和功能性。 在醫療領域： 手術: 激光在微創手術中扮演著越來越重要的角色。它能夠精確地切割組織，止血，同時減少對周圍組織的損傷，加速患者的恢復。例如，眼科激光手術已成為治療近視、白內障的常規方法。 診斷與治療: 激光可用於診斷疾病，如通過激光掃描檢查眼底，也可用於治療，如激光光動力療法治療癌癥。 在信息技術領域： 光縴通信: 激光是光縴通信係統的“心髒”。它産生的高速、高頻信號，通過光縴傳輸，使得我們能夠以前所未有的速度和容量進行全球範圍內的信息交流。互聯網、高清視頻、實時通信，都離不開激光的支持。 數據存儲: CD、DVD、藍光光盤等存儲介質的讀寫，都依賴於激光的光束。 在科學研究領域： 精密測量: 激光的相乾性和方嚮性使其成為精確測量的理想工具。激光測距儀、激光乾涉儀等設備，能夠測量極小的距離、檢測極小的形變，在基礎物理學、天文學、地震學等領域發揮著關鍵作用。 光譜分析: 激光的單色性使其成為光譜分析的強大工具，能夠精確地識彆物質的成分和結構。 在日常生活領域： 條形碼掃描: 超市裏，激光掃描儀能夠快速準確地讀取商品條形碼，極大地提高瞭購物效率。 激光指示器: 會議、講座中，激光指示器能夠清晰地指嚮屏幕上的內容，幫助觀眾聚焦。 娛樂: 激光投影、激光秀等，為我們的生活增添瞭絢麗的光彩。 本書將對這些應用領域進行深入的探討，您將看到激光如何從實驗室中的一項奇特發明，演變成改變我們生活和世界的強大力量。我們將不止步於介紹這些應用，更會嘗試理解其背後的科學原理，以及這些應用是如何一步步實現的。 展望未來：無限可能的激光科技 激光技術的發展從未止步。科學傢們正在不斷探索更先進的激光器，擁有更高的功率、更短的脈衝、更寬的波段。這些進步將為激光開闢更廣闊的應用前景： 核聚變能源: 高能激光被認為是實現可控核聚變的重要途徑之一，有望解決人類的能源危機。 太空探索: 激光通信、激光雷達等技術，將為深空探測提供更強大的支持。 先進製造: 超快激光的齣現，將推動納米製造、3D打印等領域達到新的高度。 生物醫學: 更精密的激光治療方法，將為人類健康帶來更多福祉。 本書旨在為您打開一扇通往激光世界的大門，讓您不僅理解“是什麼”，更能體會“為什麼”和“如何”。我們將以嚴謹的態度，但不失生動的筆觸，帶您領略光之魔法的魅力，感受科技進步的力量，並激發您對未來無限可能的想象。這是一段關於智慧、探索和創造的旅程，期待與您一同啓程。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，拿到這本書時，我並沒有抱有多大的期待，畢竟“原理”二字總是帶著一絲教條和枯燥。然而，它卻意外地成為瞭我最近最常翻閱的讀物之一。作者在講述激光的誕生和發展曆程時，融入瞭許多曆史故事和科學傢的趣聞軼事，這使得原本可能嚴肅的科學探討變得生動有趣。我特彆欣賞書中對激光安全性的強調，以及對不同波長激光在醫學、工業等領域的具體應用案例的深入剖析。每一次閱讀，我都能從中汲取新的養分，對某些曾經模糊不清的概念有瞭更清晰的認知。比如，關於相乾光與非相乾光的區彆，書中通過形象的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心要義。此外，它在介紹激光在通信、測量等前沿技術中的應用時，也展現瞭作者對行業發展的敏銳洞察力，讓我不禁對未來的科技藍圖充滿瞭期待。這本書，可以說是將深奧的科學理論與廣闊的現實應用完美地結閤在瞭一起，讓人讀來既增長知識，又受啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺，更像是一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導我探索激光的奧秘。它並沒有一上來就拋齣大量公式和概念，而是從激光的“獨特性”入手，逐步揭示其形成和應用的原理。例如，在解釋激光的“相乾性”時，作者用瞭生動的生活化比喻，讓我迅速理解瞭其核心概念。而關於“方嚮性”和“單色性”的闡述，更是將光學理論與實際應用緊密聯係起來，讓我看到瞭激光不僅僅是物理學中的一個概念，更是改變世界的強大工具。書中對激光器工作原理的講解，從泵浦源的選擇到增益介質的性質，再到諧振腔的設計，都進行瞭細緻的分析，並且穿插瞭許多實際案例，讓我對不同類型的激光器有瞭更直觀的認識。讀完這本書，我對激光技術在科研、醫療、工業等各個領域的應用，都有瞭全新的認識，也更加欣賞其背後精妙的科學原理。

評分☆☆☆☆☆

這本書的光影之舞，著實讓我大開眼界。從基礎的光波理論到復雜的光束傳播，它用一種引人入勝的方式，將抽象的物理概念具象化。我尤其喜歡其中關於乾涉和衍射的章節，作者用清晰的比喻和精妙的插圖，讓我仿佛親眼見證瞭光綫的奇妙錶演。讀到激光器的工作原理時，那種“原來如此”的頓悟感層層疊疊湧上來，從受激輻射到粒子數反轉，再到光諧振腔的構建，每一步都像是在解開一個精密的謎題。書中的公式推導也並非枯燥的符號堆砌，而是融入瞭對物理過程的深刻理解，引導讀者一步步思考，最終豁然開朗。而且，書中對不同類型激光器的介紹，從氣體激光到半導體激光，再到固體激光，讓我對激光技術的廣泛應用有瞭更直觀的認識，也激發瞭我對未來激光技術發展的無限遐想。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維的啓迪，它讓我對光學領域産生瞭前所未有的興趣。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的震撼，在於它將一個看似高深莫測的物理現象，拆解成瞭一個個可以理解的組件。它從最基礎的光學現象齣發，比如光的傳播和波動性，然後循序漸進地引入量子力學的一些概念，解釋瞭光與物質相互作用的微觀機製。我尤其喜歡關於“受激輻射”的章節，作者用一種非常直觀的方式，描繪瞭原子在受到光子激發後，如何釋放齣與其能量和方嚮完全一緻的光子，這簡直是奇妙的物理魔法。隨後，關於激光器的各個組成部分，如增益介質、泵浦源和諧振腔，以及它們是如何協同工作産生激光的，都得到瞭非常詳盡且易於理解的闡述。書中還涉及瞭激光的一些重要特性，比如方嚮性、單色性和相乾性，並通過大量的圖示和實例，讓我深刻理解瞭這些特性是如何實現的，以及它們在實際應用中的價值。這本書讓我對“光”的認識，上升到瞭一個新的高度。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開此書，就被其嚴謹的邏輯和係統性的結構所吸引。從宏觀的電磁波理論基礎，到微觀的光子行為，再到激光器的核心機製，作者層層遞進，條理清晰。書中對於光與物質相互作用的闡述，特彆是吸收、激發和輻射過程的詳細描述，讓我對光的能量轉換有瞭更深刻的理解。它沒有迴避復雜的數學推導，但又巧妙地用圖示和文字進行輔助，使得即使是對數學公式不太感冒的讀者，也能逐步跟上思路。我印象最深刻的是關於激光腔內能量分布和模式的討論，它解釋瞭為什麼激光能夠産生如此高方嚮性和單色性的光束，其背後的物理機製被展現得淋灕盡緻。這本書不僅適閤初學者入門，對於有一定基礎的讀者來說，也能提供不少深入的見解，因為它在細節上處理得非常到位，很多在其他書籍中可能一筆帶過的內容，在這裏都得到瞭詳盡的解釋，讓人受益匪淺。