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激光原理論文范文1

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂 激光原理與技術(shù)課程 教學(xué)模式 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

DOI： 1（）.3969/j.issn.1672-8181.2015.03.005

1 我校《激光原理與技術(shù)》專(zhuān)業(yè)課存在問(wèn)題

我省許多理工類(lèi)院校的光信息、光電類(lèi)和大部分應(yīng)用物理專(zhuān)業(yè)都開(kāi)設(shè)《激光原理與技術(shù)》課程。作為重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)或方向課，此課程：第一，具有較強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性、前沿性和探討性；理論抽象，公式眾多，有相當(dāng)學(xué)術(shù)和技術(shù)含量的課程，教學(xué)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)概念缺乏準(zhǔn)確理解或概念和實(shí)際應(yīng)用“兩張皮”的現(xiàn)象。第二，課程教學(xué)內(nèi)容多，課程容量大。第三，由于激光技術(shù)、光電技術(shù)的發(fā)展日新月異，器件層出不窮，與新現(xiàn)象、新理論、新器件、新應(yīng)用有關(guān)的課程教學(xué)內(nèi)容也必須不斷地做出更新調(diào)整，

另外，《激光原理與技術(shù)》課程涵蓋知識(shí)點(diǎn)包括激光原理、激光技術(shù)兩部分，知識(shí)點(diǎn)明確，可以用一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)概念來(lái)組織教學(xué)內(nèi)容。課程具備開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施要求。

2 翻轉(zhuǎn)課堂在《激光原理與技術(shù)》課程中的實(shí)施方案

結(jié)合我校《激光原理與技術(shù)》課程特點(diǎn)，在現(xiàn)有的翻轉(zhuǎn)課堂模型基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)了翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)路線圖f如圖1）。主要由線上學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)三部分組成。LMS作為教學(xué)實(shí)施的基礎(chǔ)性管理學(xué)習(xí)平臺(tái)，可提供教學(xué)資源、學(xué)習(xí)過(guò)程記錄和互動(dòng)場(chǎng)所。

線上學(xué)習(xí)

課堂學(xué)習(xí)

課后學(xué)習(xí)

2.1 設(shè)計(jì)知識(shí)單元的策略

將課程按“知識(shí)塊”分成8個(gè)教學(xué)單元，即：激光的基本機(jī)理，激光諧振腔理論以及激光振蕩理論，連續(xù)和脈沖激光器的工作特性，選模技術(shù)，放大技術(shù)，穩(wěn)頻技術(shù)和激光短脈沖技術(shù)。每個(gè)教學(xué)單元可以由一次或多次課程完成，以便教師開(kāi)發(fā)課程視頻。

2.2 設(shè)計(jì)課程微課

第一，根據(jù)本專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容（突出難點(diǎn)、重點(diǎn)），設(shè)計(jì)微課。第二，每個(gè)教學(xué)單元可分成若干個(gè)模塊，以模塊為單位設(shè)計(jì)微課。第三，微課內(nèi)容包括微視頻、課間練習(xí)和每周作業(yè)。通過(guò)微視頻中的導(dǎo)讀內(nèi)容、課間練習(xí)和作業(yè)，向?qū)W生提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主思考。

2.3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

2.3.1 線上學(xué)習(xí)

第一，通過(guò)慕課學(xué)習(xí)。讓學(xué)生假期在慕課平臺(tái)查找與激光器件有關(guān)的知識(shí)，提前使學(xué)生進(jìn)入到課程中來(lái)，在頭腦中初步形成激光器件的結(jié)構(gòu)框架，對(duì)激光器件的主要應(yīng)用等有簡(jiǎn)單的了解，簡(jiǎn)單的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)慕課學(xué)習(xí)。第二，通過(guò)微課學(xué)習(xí)。設(shè)置每周微課時(shí)間和作業(yè)提交截止時(shí)間。課間練習(xí)和每周作業(yè)可采用填空或選擇形式，每道題在截止日期之前允許學(xué)生提交3次，否則當(dāng)次作業(yè)記為0分。另外，在學(xué)生看完微課之后，對(duì)微課中的收獲和疑問(wèn)可以在討論區(qū)發(fā)帖。由教師團(tuán)隊(duì)或?qū)W生討論互動(dòng)給出解答，完成課題組布置的線上學(xué)習(xí)任務(wù)。

2.3.2 課堂學(xué)習(xí)

第一，分析每個(gè)教學(xué)單元的目標(biāo)、知識(shí)類(lèi)型、學(xué)生線上學(xué)習(xí)情況和存在的問(wèn)題，確定教學(xué)策略，如“講授”、“自學(xué)”、“討論”、“實(shí)驗(yàn)”、“探究”等。第二，學(xué)生的獨(dú)立探索和協(xié)作學(xué)習(xí)。具體分為五個(gè)環(huán)節(jié)：①明確問(wèn)題：根據(jù)課程內(nèi)容和學(xué)生觀看微課時(shí)提出的疑問(wèn)，總結(jié)出-些有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題；②獨(dú)立探究：從開(kāi)始時(shí)選擇性指導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)至為學(xué)生的獨(dú)立探究學(xué)習(xí)方面，讓學(xué)生在獨(dú)立學(xué)習(xí)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系，注重和培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立學(xué)習(xí)能力；③協(xié)同學(xué)習(xí)：通過(guò)“探究式案例”、“探究式實(shí)驗(yàn)”鼓勵(lì)學(xué)生以小組協(xié)作形式，采用對(duì)話(huà)、商討、爭(zhēng)論等形式進(jìn)行討論并實(shí)施；④交流展示：成果交流采用如：舉行展覽會(huì)、報(bào)告會(huì)、辯論會(huì)、小型比賽等；⑤考核評(píng)定：建立線上學(xué)習(xí)、課堂和課后學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)的考核評(píng)價(jià)。考核成績(jī)構(gòu)成為“課間練習(xí)20分+每周作業(yè)15分+課后研究報(bào)告和小論文5分+討論區(qū)及課堂活躍度10分+期末考試50分”。

2.3.3 課后學(xué)習(xí)

由課后的復(fù)習(xí)，學(xué)生定期的答疑，學(xué)生完成的項(xiàng)目任務(wù)和課程論文構(gòu)成。

3 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施案例――以光學(xué)諧振腔（FP腔）為例

3.1 線上學(xué)習(xí)

首先利用微課介紹實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，給出FP腔的輸出裝置，給出了連續(xù)波入射時(shí)單模光纖FP腔輸出光譜。提出問(wèn)題：如何解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？接下來(lái)在微課上介紹描述上述激光現(xiàn)象的基本概念與相關(guān)規(guī)律。根據(jù)多光束干涉原理，可得垂直入射時(shí)，光學(xué)FP腔的輸出與輸入光強(qiáng)之比為：

將光纖長(zhǎng)度，折射率（n=1.48）代人，可得其自由譜寬為50CHz，利用變換式，可得自由譜寬為0.4nm，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致。通過(guò)微課學(xué)習(xí)，學(xué)生完成知識(shí)的內(nèi)化。課間提問(wèn)，采用填空題：C02激光器波長(zhǎng)為10.6um，當(dāng)腔長(zhǎng)L=lm時(shí)，自由譜寬為（），如果該激光器的光譜線寬度AVF=108Hz，則輸出為單模還是多模（）。要求學(xué)生在規(guī)定時(shí)間完成課間作業(yè)的提交。

3.2 課堂學(xué)習(xí)

首先，提出問(wèn)題：腔端面反射率對(duì)輸出特性的有什么影響？讓學(xué)生在獨(dú)立學(xué)習(xí)中構(gòu)建自己的知識(shí)體系。然后，進(jìn)行協(xié)作學(xué)習(xí)，以4人為以小組，利用計(jì)算機(jī)對(duì)（1）式所描述的規(guī)律進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將結(jié)果可視化，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。從圖上還可發(fā)現(xiàn)原本靜止的圖“動(dòng)”了起來(lái)。給學(xué)生很大的想象空間，這一環(huán)節(jié)是理論分析的重要補(bǔ)充，再次完成知識(shí)內(nèi)化。將科學(xué)計(jì)算引入課堂，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力與效率，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性、探索性學(xué)習(xí)。通過(guò)可視化，學(xué)生對(duì)復(fù)雜的激光現(xiàn)象具有了感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)晦澀理論的理解。最后，介紹新實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的探索。前面我們?cè)敿?xì)學(xué)習(xí)了連續(xù)波入射情形下，光學(xué)FP腔的輸出特性，自然會(huì)想到脈沖激光入射情形，那么脈沖激光入射到光學(xué)FP腔，其輸出具有什么特點(diǎn)呢？通過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)和探索，得到當(dāng)脈沖激光入射到單模光纖FP腔時(shí)，其輸出波形具有衰蕩特征，從而完成創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.3 課后學(xué)習(xí)

以小論文形式，讓學(xué)生完成一份研究報(bào)告，題目為光學(xué)FP腔的激光器件中的應(yīng)用。鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，查閱光學(xué)FP腔在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。例如FP在輸出模式選擇，光束質(zhì)量改善等方面的應(yīng)用，讓學(xué)生自行選題，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在學(xué)院的激光實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，完成小論文撰寫(xiě)和提交。

4 結(jié)束語(yǔ)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式起源于美國(guó)，在我國(guó)真正去推行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式還有很多問(wèn)題有待解決，還需要更多的實(shí)際教學(xué)工作要做。

參考文獻(xiàn)：

【1】張金磊，王穎，張寶輝.翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究【J】.遠(yuǎn)程教育雜志，2012，（4）：46-51.

激光原理論文范文2

【關(guān)鍵詞】激光三角法 可控型水龍頭 光電轉(zhuǎn)換

微電子技術(shù)和傳感器已經(jīng)成為二十一世紀(jì)信息社會(huì)的重要標(biāo)志。隨著激光傳感器的廣泛應(yīng)用及新型光電掃描與光電探測(cè)技術(shù)的不斷提高，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家庭、軍事、醫(yī)學(xué)等應(yīng)用領(lǐng)域的傳統(tǒng)方法得到了改善。激光傳感可控型水龍頭將激光位移傳感器與電子信號(hào)處理技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用在了水資源節(jié)約領(lǐng)域。市場(chǎng)上的傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭在使用時(shí)難以估定水瓶?jī)?nèi)的水位，存在著極大的安全隱患和水資源浪費(fèi)問(wèn)題。該項(xiàng)日利用激光位移傳感技術(shù)檢測(cè)并定位水的高度，經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器將信號(hào)反饋到電子電路，自動(dòng)切斷電源。和傳統(tǒng)插卡式熱水龍頭相比，基于激光位移傳感器的可控節(jié)約型水龍頭具有測(cè)量精度高、可靠性好、非接觸、自動(dòng)化、安全等突出優(yōu)點(diǎn)，有極重要的現(xiàn)實(shí)和環(huán)保意義。在前期的推廣中，這項(xiàng)技術(shù)先應(yīng)用于學(xué)校水房保溫瓶水位的測(cè)試。隨著后期技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，可推廣向工廠水箱水位測(cè)定等更廣的領(lǐng)域，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值。

一、激光位移傳感器的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今光電技術(shù)的發(fā)展、微機(jī)的控制、數(shù)據(jù)的處理及PSD、CCD、四象限位移探測(cè)器的改善，使傳統(tǒng)的三角測(cè)量法有了廣泛的應(yīng)用。具體包括質(zhì)量的檢測(cè)、設(shè)備的維護(hù)、機(jī)械和生產(chǎn)自動(dòng)化、流程和設(shè)備的監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域。

目前在國(guó)內(nèi)，激光位移傳感的主要應(yīng)用包括：對(duì)靈敏度和精確度的分析，如何提高其使用范圍以及位移、角度、同軸度的非接觸測(cè)量和校準(zhǔn)領(lǐng)域。不過(guò)，我國(guó)對(duì)激光位移傳感器的研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段。國(guó)外很多專(zhuān)家對(duì)其做了大量的研究并取得成果。西班牙的研究者在三角激光位移傳感器的系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)周?chē)碾s光對(duì)測(cè)量的精度有影響，并給出了相應(yīng)的消除方法。目前，國(guó)內(nèi)外有很多這樣的產(chǎn)品，廣泛地應(yīng)用在軍事技術(shù)、航空航天、檢測(cè)技術(shù)等諸多領(lǐng)域。美國(guó)研制出紅外測(cè)溫傳感器，使其在惡劣的環(huán)境下仍能測(cè)量出飛行器各部分的溫度；城市的交通管理也運(yùn)用紅外光電傳感器進(jìn)行路段事故檢測(cè)和故障排除的指揮。總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外傳感器的測(cè)量范圍大，線性度好，分辨率高，穩(wěn)定性好。國(guó)內(nèi)對(duì)激光位移傳感器的研究雖不及一些歐美國(guó)家，但是卻在研究的種類(lèi)上屢創(chuàng)新奇。

二、激光三角測(cè)量技術(shù)的原理

激光三角測(cè)量法是指從光源發(fā)射一束光線到被測(cè)物體表面，在另一方向通過(guò)成像觀察反射光點(diǎn)的位置，成像位移和實(shí)際位移存在一定的換算關(guān)系，通過(guò)這個(gè)關(guān)系式可以計(jì)算出被測(cè)物體表面的實(shí)際位移。由于入射光和反射光構(gòu)成一個(gè)三角形光路，因此被稱(chēng)為三角測(cè)量法。按照入射光線與被測(cè)物表面法線的關(guān)系，可分為直射式和斜射式。本項(xiàng)研究采用的是直射式激光三角測(cè)量法。

如圖l所示，激光發(fā)射器發(fā)射出一束光線到熱水瓶水面形成光斑，光線在表面發(fā)生反射后，從另一個(gè)方向通過(guò)成像透鏡，光斑成像在CCD位置傳感器上。隨著熱水瓶水面高度的變化，反射光的角度在發(fā)生變化，光斑成像也隨之發(fā)生位移。設(shè)光斑在CCD成像面上相對(duì)位移為X’，被測(cè)表面（即水面高度）的實(shí)際位移為X，則兩者關(guān)系如下式：

在傳感器的選擇上，本項(xiàng)研究選用的是CCD激光位移傳感器。目前應(yīng)用于激光三角法測(cè)距的光接收元件包括：CCD（Charge-c.oupled Device，光電耦合器件）和PSD（Position Sensitive Detector，位置敏感元件）。PSD是基于橫向光電效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)光能、位置的轉(zhuǎn)換，CCD是一種新型光電轉(zhuǎn)化元件，主要由光敏單元、信號(hào)輸入單元和信號(hào)輸出單元組成。CCD以電荷作為信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)移和檢測(cè)。與PSD相比，CCD具有輕便、體積小、耗能小、精度高、穩(wěn)定性好、時(shí)效性高等特點(diǎn)。基于上述考慮，最終選定了CCD激光位移傳感器。

三、基于激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目研究的激光位移傳感器硬件系統(tǒng)包括：激光電源、半導(dǎo)體激光器、線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路、輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)、單片機(jī)測(cè)量系統(tǒng)和水龍頭閥門(mén)控制系統(tǒng)。如圖2所示為激光位移傳感器的可控型水龍頭系統(tǒng)的總框圖。

3.1 光源的選擇

激光器有很多種：氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器等，氣體激光器單色性和方向性好，但體積和重量大，需要外部高壓電源，不易安裝在小型光學(xué)測(cè)頭上。半導(dǎo)體激光器具有超小型、高效率、電壓低、電能轉(zhuǎn)換率高、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。激光光束在傳播中存在散射，當(dāng)測(cè)量目標(biāo)越遠(yuǎn)，光能量分布不均勻，從而導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，半導(dǎo)體激光位移傳感器可以進(jìn)行體積小的短距離測(cè)量。

3.2 線陣CCD驅(qū)動(dòng)電路

目前，應(yīng)用于激光三角測(cè)距系統(tǒng)的光接受元件主要有兩種：CCD――光電耦合器件和PSD――位置敏感元件。本測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用精度高、穩(wěn)定性好的光電耦合器件CCD作為光電探測(cè)器，根據(jù)被測(cè)物體的移動(dòng)距離，間接進(jìn)行測(cè)量。

3.3 輸出信號(hào)的處理系統(tǒng)

圖像采集后，CCD輸出的信號(hào)疊加了較大的干擾噪聲，所以要先經(jīng)過(guò)預(yù)處理電路后在進(jìn)行二值化處理。預(yù)處理即是將CCD輸出進(jìn)行前置放大后進(jìn)行濾波處理，放大電路將微弱的信號(hào)放大同時(shí)干擾的噪聲信號(hào)也得到了放大。

所以經(jīng)過(guò)低通濾波器將放大電路處理后信號(hào)中的高頻成分濾除，常用低通濾波器包括：三角濾波法、高斯低通濾波器、中值濾波器等不。最后將輸出的信號(hào)送入電壓比較器進(jìn)行二值化處理得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)。最后將數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)就能得到像點(diǎn)位置信息。系統(tǒng)將計(jì)算后的結(jié)果顯示在顯示器界面上。

3.4 水龍頭閥門(mén)控制系統(tǒng)

在理想條件下，熱水瓶的高度為H，由上述系統(tǒng)測(cè)出水面高度為X，當(dāng)x的值接近L時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)反饋電路來(lái)控制水龍頭的閥門(mén)。

四、結(jié)束語(yǔ)

激光三角法采用非接觸測(cè)量，以其實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、對(duì)被測(cè)物體表面沒(méi)有特殊要求等優(yōu)點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用，本論文利用直射式激光三角法，對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和所選器件做出了合理的設(shè)計(jì)和選擇。論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：

（1）通過(guò)對(duì)激光測(cè)距系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀研究，并結(jié)合本系統(tǒng)情況，確定了本系統(tǒng)的測(cè)量原理。

（2）數(shù)據(jù)采集：令熱水瓶的高度是定值H，從光源發(fā)射一束激光到被測(cè)物體（上升水面）表面，在另一方向通過(guò)成像觀察反射光點(diǎn)的位置。通過(guò)線陣CCD對(duì)光電信號(hào)進(jìn)行采集，從而計(jì)算出水面到瓶口的距離X。

（3）信號(hào)處理將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)濾波放大電路處理，然后將輸出的結(jié)果由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后將信號(hào)送人單片機(jī)系統(tǒng)。

（4）數(shù)據(jù)結(jié)果輸出：通過(guò)單片機(jī)的計(jì)算被測(cè)物體的位移量，當(dāng)X-H趨近于零時(shí)，將其距離顯示在顯示器界面上，通過(guò)電路控制水龍頭閥門(mén)的關(guān)閉。

后期工作展望：

激光原理論文范文3

[關(guān)鍵詞]軸子；量子色動(dòng)力學(xué)；光子靜質(zhì)量效應(yīng)

[中圖分類(lèi)號(hào)]E933.43 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）05-0009-01

1軸子、光子相關(guān)理論簡(jiǎn)介

本文首先簡(jiǎn)述了關(guān)于軸子和光子的理論，以方便研究軸子和光子的相關(guān)理論，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

1.1量子場(chǎng)論

量子場(chǎng)論是以量子力學(xué)原理等為基礎(chǔ)，一種解釋了微觀物理學(xué)的理論。量子動(dòng)力學(xué)具有悠久的歷史，也比較成熟。他研究的內(nèi)容主要是電磁場(chǎng)和帶電粒子的相互影響的情況以及這種相互影響的量子性質(zhì)、帶電粒子相關(guān)活動(dòng)等。它還對(duì)相關(guān)高精度實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析。

我們所生存的世界中存在著許多量子場(chǎng)系統(tǒng)。粒子的生成或消失取決于量子場(chǎng)的情況。所渭真空就是指量子場(chǎng)中的能量處于一種最低狀態(tài)。與其他激發(fā)態(tài)相比較，這種最低態(tài)指的是不存在任何粒子的狀態(tài)，可是，真空中存在著許多量子場(chǎng)，并時(shí)時(shí)刻刻運(yùn)動(dòng)，即物理學(xué)中所謂的真空零點(diǎn)振動(dòng)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的能量則稱(chēng)為真空零點(diǎn)能。在這種情況下，若能夠使量子場(chǎng)不再擴(kuò)散到更大的空間中去，而它所在的較小的空間的大小出現(xiàn)改變時(shí)，此量子場(chǎng)產(chǎn)生的零點(diǎn)振動(dòng)能也會(huì)出現(xiàn)較小的改變，即得出了著名的卡西米爾效應(yīng)。

1.2對(duì)稱(chēng)性和守恒律

對(duì)稱(chēng)性和守恒律在物理學(xué)中有著非常重要的地位。物質(zhì)的情況及其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)在對(duì)稱(chēng)變換時(shí)所展現(xiàn)出的固有性質(zhì)就是對(duì)稱(chēng)n生。如果物體的運(yùn)動(dòng)及其能量最低態(tài)具有對(duì)稱(chēng)性特點(diǎn)，則其相應(yīng)的物理量均守恒。物質(zhì)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都滿(mǎn)足守恒定律。

1.3規(guī)范場(chǎng)和規(guī)范玻色子質(zhì)量

規(guī)范場(chǎng)是一類(lèi)物質(zhì)場(chǎng)，它與相關(guān)規(guī)律的固定性聯(lián)系很大，規(guī)范玻色子指的是一種場(chǎng)量子。電磁場(chǎng)也是常見(jiàn)的規(guī)范場(chǎng)。其不變性對(duì)周總耦合形式的形成有很大的影響。規(guī)范場(chǎng)的量子就是規(guī)范玻色子，也使其相互影響。因?yàn)橐?guī)范對(duì)稱(chēng)性的規(guī)定，規(guī)范場(chǎng)的相關(guān)量中沒(méi)有規(guī)范場(chǎng)的質(zhì)量項(xiàng)，它會(huì)影響規(guī)范對(duì)稱(chēng)性。當(dāng)相應(yīng)的規(guī)范玻色子質(zhì)量為零時(shí)，這說(shuō)明其對(duì)應(yīng)的作用是長(zhǎng)程力。

2強(qiáng)場(chǎng)激光偏振法探測(cè)軸子實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述

二十世紀(jì)末，世界著名大學(xué)羅切斯特大學(xué)的一位博士和一些學(xué)術(shù)專(zhuān)家在美國(guó)國(guó)立實(shí)驗(yàn)室做了該實(shí)驗(yàn)。他們通過(guò)變更激光射向強(qiáng)磁場(chǎng)偏振方向的方式，來(lái)探測(cè)軸子。下面著重研究光子非靜止質(zhì)量的相關(guān)情況。

強(qiáng)場(chǎng)激光偏振法探測(cè)軸子實(shí)驗(yàn)，指的是研究軸子與光子的電磁耦合作用。有相關(guān)效應(yīng)可知，當(dāng)一束線偏振光出現(xiàn)于強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，而與磁場(chǎng)正交的分量則與磁場(chǎng)相互作用生成新的軸子，所以，此分量的幅值就會(huì)降低，進(jìn)而造成其偏振方向會(huì)與原偏振方向有一定的角度。二十世紀(jì)末，有一些博士和專(zhuān)家就在這一理論的基礎(chǔ)上來(lái)探測(cè)肘子。

該實(shí)驗(yàn)體系由三部分組成，一是強(qiáng)磁場(chǎng)；二是光學(xué)系統(tǒng)；三是橢圓偏振檢測(cè)系統(tǒng)。強(qiáng)磁場(chǎng)主要是生成新的軸子，磁場(chǎng)是通過(guò)超導(dǎo)偶極磁體形成的。還有其他物體如起偏器等，其光軸方向與磁場(chǎng)方向須有一定的夾角，如此方能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)的要求。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先在某一橫向磁場(chǎng)中引入一束線偏振光，激光先經(jīng)過(guò)隔離器到達(dá)起偏器，其光軸方向與磁場(chǎng)方向會(huì)有一定的夾角，而后會(huì)產(chǎn)生一定角度的線偏振光，接著射進(jìn)光學(xué)反射腔，最后又到達(dá)檢測(cè)區(qū)，反射腔位于磁場(chǎng)區(qū)中，一旦磁場(chǎng)中形成新的軸子，則反射腔發(fā)出光線，其偏振狀態(tài)會(huì)有一定的改變。實(shí)驗(yàn)對(duì)變化的激光偏振方向夾角進(jìn)行分析，以達(dá)到探測(cè)軸子的目的。

光首先進(jìn)入反射腔，射出后又進(jìn)入法拉第盒，并得到其一定的調(diào)制，如此有利于避免不必要的非線性項(xiàng)，隨后射到檢偏器上，需要說(shuō)明的是，它和起偏器一樣也是偏振晶體，二者的光軸方向是正交的，結(jié)果發(fā)出的光電信號(hào)傳到光電二極管，并在此處被檢測(cè)出。我們要想了解該偏振光的橢圓率，可以把一定規(guī)格的波片放在法拉第盒的前邊，這樣就可以通過(guò)測(cè)量偏振方向的變化來(lái)得出該橢圓率。

3光子靜止質(zhì)量為零時(shí)的實(shí)驗(yàn)分析

由相關(guān)效應(yīng)知，當(dāng)線偏振光經(jīng)過(guò)較強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，與磁場(chǎng)正交的分量在與磁場(chǎng)相互作用的過(guò)程中形成軸子。有量子動(dòng)力學(xué)理論可知，光子主要來(lái)源于激光束，并在強(qiáng)磁場(chǎng)的影響下，形成了軸子。磁場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)張量存在于一定區(qū)域的總電磁場(chǎng)中，它包括兩部分，一是外部產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)；二是由激光束產(chǎn)生的電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)。

因?yàn)镻rimakoff效應(yīng)中的光為外磁場(chǎng)平行的部分時(shí)才能形成軸子，但和外磁場(chǎng)正交的部分卻未出現(xiàn)任何改變。二十世紀(jì)末期，有一些專(zhuān)家教授根據(jù)相關(guān)理論和原理，并采用相應(yīng)的方法來(lái)探測(cè)軸子。當(dāng)激光經(jīng)過(guò)一個(gè)非縱向的磁場(chǎng)區(qū)時(shí)，其偏振方向則會(huì)與磁場(chǎng)形成一定的角度，約為45度。發(fā)出的激光的偏振方向與原方向也會(huì)形成相應(yīng)的角度。

4光子靜止質(zhì)量不為零時(shí)的實(shí)驗(yàn)分析

從一些圖書(shū)資料中可以查知，愛(ài)因斯坦在狹義相對(duì)論中提出了兩個(gè)基本假設(shè)，即所謂的光速不變和相對(duì)性原理，它對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展起了巨大的推動(dòng)作用。光子靜止質(zhì)量上述假設(shè)中的觀點(diǎn)。物理學(xué)是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，因此，只有進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)才能得出正確的理論。我們可以從電動(dòng)力學(xué)中得出光子靜止質(zhì)量為零時(shí)的電磁場(chǎng)的密度等參數(shù)。由此密度推導(dǎo)出電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程。當(dāng)光子靜止質(zhì)量為非零時(shí)，瑪克斯韋爾電磁場(chǎng)必須把其靜止質(zhì)量項(xiàng)考慮在內(nèi)。然后才能對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立地光子靜止質(zhì)量研究。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的角度與磁場(chǎng)區(qū)域長(zhǎng)度呈線h生關(guān)系，為方便探測(cè)，在實(shí)驗(yàn)中安裝了反射鏡，使激光循環(huán)反射，從而增強(qiáng)了相應(yīng)的測(cè)量效應(yīng)。

結(jié)束語(yǔ)

軸子是一種假定的粒子，它是為了說(shuō)明量子色動(dòng)力學(xué)中的強(qiáng)CP問(wèn)題，人們很青睞這種冷暗物質(zhì)粒子。軸子一旦被發(fā)現(xiàn)，其意義非凡，否則，就不可能存在軸子模型，我們也就找不到解決強(qiáng)CP問(wèn)題的具體方法，這要求我們另尋其他方式方法。本篇論文簡(jiǎn)要介紹了其相關(guān)理論和一些模型，還有現(xiàn)在探測(cè)軸子的一系列實(shí)驗(yàn)。此外，我們經(jīng)過(guò)一番理論分析后，得出了軸子和光子的相關(guān)參數(shù)及關(guān)系式，從而推導(dǎo)出并得出軸子質(zhì)量限。

激光原理論文范文4

論文摘要：回顧了全息術(shù)的歷史，闡述了全息術(shù)的基本原理，然后介紹了全息術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用及其發(fā)展方向。

我們看到的世界是三維的、彩色的，這是因?yàn)槊總€(gè)物體發(fā)射的光被人眼接受時(shí)，光的強(qiáng)弱、射向和距離、顏色都不同。從波動(dòng)光學(xué)的觀點(diǎn)看，是由于各物體發(fā)射的特定的光波不同，光的特征主要取決于光波的振幅(強(qiáng)弱)，位相(同相面形狀)和波長(zhǎng)(顏色)。如果能得到景物光波的完全特征，就能看到景物逼真的三維像，這就是全息術(shù)。全息術(shù)誕生到現(xiàn)在60年來(lái)取得了很大的進(jìn)展，已被廣泛地應(yīng)用于近代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中。

1全息術(shù)的歷史和發(fā)展階段

1948年，丹尼斯·蓋伯提出一種記錄光波振幅和相位的方法，隨后用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一想法，即全息術(shù)，并制成世界上第一張全息圖。蓋伯本來(lái)是為提高電子顯微鏡的分辨率而提出的設(shè)想，雖然未能用電子波證實(shí)其原理，但用可見(jiàn)光證實(shí)了。從第一張全息照片制成到20世紀(jì)50年代末期，全息圖制作具有以下共同特點(diǎn)：全息圖都是用汞燈作為光源；而且是所謂同軸全息圖，即物光和參考光在一條光路上得到的全息圖。這一時(shí)期的全息圖被稱(chēng)為第一代全息圖，標(biāo)志著全息術(shù)的萌芽。第一代全息圖存在兩個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，一個(gè)是再現(xiàn)的原始像和共軛像分不開(kāi)，另一個(gè)是光源的相干性太差。因此在這十多年中，全息術(shù)進(jìn)展緩慢。

1960年激光的出現(xiàn)，提供了一種高相干度光源，為全息技術(shù)發(fā)展提供了可能。針對(duì)第一代全息技術(shù)出現(xiàn)的問(wèn)題，利思和烏帕特尼克斯(1962)提出，將通信理論中的載頻概念推廣到空域中，用離軸的參考光與物光干涉形成全息圖，再利用離軸的參考光照射全息圖，使全息圖產(chǎn)生三個(gè)在空間互相分離的衍射分量，其中一個(gè)復(fù)制出原始物光。該方法被稱(chēng)為離軸全息術(shù)，這是全息術(shù)發(fā)展的第二階段。第二代全息術(shù)解決了光源的問(wèn)題，并且在立體成像、干涉計(jì)量檢測(cè)、信息存貯等應(yīng)用領(lǐng)域中獲得巨大進(jìn)展，但是激光再現(xiàn)的全息圖失去了色調(diào)信息。

科學(xué)家們開(kāi)始致力于研究第三代全息圖到。這是用激光記錄，而用白光再現(xiàn)的全息圖，在一定的條件下賦予全息圖以鮮艷的色彩。第三代全息術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域的到了應(yīng)用，例如：像全息、反射全息、彩虹全息、模壓全息等。

激光的高度相干性，要求全息拍攝過(guò)程中各個(gè)元件、光源和記錄介質(zhì)的相對(duì)位置嚴(yán)格保持不變，這也給全息技術(shù)的實(shí)際使用帶來(lái)了種種不便。于是，科學(xué)家們又回過(guò)頭來(lái)繼續(xù)探討白光記錄的可能性。第四代全息圖應(yīng)該是白光記錄白光再現(xiàn)的全息圖，它將使全息術(shù)最終走出有防震工作臺(tái)的黑暗實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入更加廣泛的實(shí)用領(lǐng)域。

2全息術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

全息術(shù)是一種“無(wú)透鏡”的兩步成像法，它能在感光膠片上同時(shí)記錄物體的全部信息，即物體光的振幅和位相。全息照相過(guò)程分全息記錄和再現(xiàn)兩步：第一步稱(chēng)為波前記錄(全息記錄)；第二步物體的再現(xiàn)(重現(xiàn))。

波前記錄依據(jù)的是干涉原理，物光波和參考光波相干疊加而產(chǎn)生干涉條紋。干涉條紋的反襯度記錄了物光波前的振幅分布，干涉條紋的幾何特征(包括形狀、間距、位置)記錄了物光波前的位相分布。就是說(shuō)，全息圖上的強(qiáng)度分布記錄了物光波的全部信息-振幅分布和位相分布，它們分別反映了物體的明暗和縱深位置等方面的特征。應(yīng)當(dāng)指出，任何感光底片都只能記錄振幅(或者說(shuō)強(qiáng)度)的分布，而不能直接記錄位相分布，全息照相之所以能記錄位相分布，是利用了參考光波把它轉(zhuǎn)化成了干涉條紋的強(qiáng)度分布。假如沒(méi)有參考光波，或者它與物光波不相干，波前上的位相分布是不可能記錄下來(lái)的。

波前再現(xiàn)的理論依據(jù)是衍射原理，照明光波(再現(xiàn)光)經(jīng)過(guò)全息圖衍射后出現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的光波場(chǎng)。全息圖的衍射波含有三種主要成分，即物光波(+1級(jí)衍射波)，物光波的共軛波(-1級(jí)衍射波)，照明光波的照直前進(jìn)(零級(jí)衍射波)。在現(xiàn)代記錄和重現(xiàn)的全息照相裝置中，這三種衍射波在空間彼此分離，互不干擾，便于人們用眼睛或鏡頭去觀測(cè)物光波的虛像或其共軛波的實(shí)像。

全息術(shù)的原理決定了它所記錄的全息圖有下列特點(diǎn)：

(1)三維性——因?yàn)槿D記錄了物光的相位信息，圖像具有顯著的視差特性，可以看到逼真的三維圖像。

(2)不可撕毀性——因?yàn)槿D記錄的是物光與參考光的干涉條紋，所以具有可分割性。它被分割后的任一碎片都能再現(xiàn)完整的被攝物形象，只是分辨率受到一些影響。

(3)信息容量大——同一張全息感光板可多次重復(fù)曝光記錄，并能互不干擾地再現(xiàn)各個(gè)不同的圖像。

(4)全息圖的再現(xiàn)相可放大或縮小——因?yàn)檠苌浣桥c波長(zhǎng)有關(guān)，用不同波長(zhǎng)的激光照射全息圖，再現(xiàn)相就會(huì)發(fā)生放大或縮小。

3全息術(shù)的主要應(yīng)用及其發(fā)展方向

全息術(shù)經(jīng)過(guò)60年的發(fā)展，已與計(jì)算機(jī)技術(shù)、光電技術(shù)以及非線性光學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，成為一種高新技術(shù)，擴(kuò)展到醫(yī)學(xué)、藝術(shù)、裝飾、包裝、印刷等領(lǐng)域，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家還興起了全息產(chǎn)業(yè)，并且正在形成日益廣闊的市場(chǎng)，實(shí)用前景非常可觀。本文介紹全息術(shù)中幾個(gè)應(yīng)用較為廣泛、產(chǎn)業(yè)化較成熟的領(lǐng)域并說(shuō)明其發(fā)展方向。

3.1全息存儲(chǔ)

全息存儲(chǔ)是依據(jù)全息術(shù)的原理，將信息以全息照相的方式存儲(chǔ)起來(lái)，它利用兩個(gè)光波之間的耦合和解耦合，可以把信息存儲(chǔ)和信息之間的比較(相關(guān))、識(shí)別，甚至聯(lián)想的功能結(jié)合起來(lái)，也就是可以把信息存儲(chǔ)和信息處理結(jié)合起來(lái)。用于全息信息存儲(chǔ)的記錄介質(zhì)較多，可永久保存信息的全息圖用銀鹽干板、銀鹽非漂白型位相全息干板、光聚合物及光致抗蝕劑等；可擦除重復(fù)使用的實(shí)時(shí)記錄材料有光導(dǎo)熱塑料、有機(jī)或無(wú)機(jī)光折變材料等。全息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)容量方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，原因是：

(1)全息存儲(chǔ)具有存儲(chǔ)容量大的優(yōu)勢(shì)。用感光干板作為普通照相記錄信息時(shí)，信息存儲(chǔ)密度的數(shù)量級(jí)一般為105bit/mm2；用平面全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度一般可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)106bit/mm2；如果用體全息圖存儲(chǔ)信息時(shí)，存儲(chǔ)密度可高達(dá)1013bit/mm2。

(2)全息存儲(chǔ)具有極大的冗余性，存儲(chǔ)介質(zhì)的局部缺陷和損傷不會(huì)引起信息丟失。

(3)全息存儲(chǔ)具有讀取速率高和能并行讀取的特點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)可包含達(dá)1Mbit的信息，寫(xiě)人一頁(yè)的時(shí)間在100ms左右，讀信息的時(shí)間可以小于100μs，而磁盤(pán)的尋址時(shí)間至少需要10ms。

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)掀起了全息存儲(chǔ)研究的熱潮，并取得很大的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)在：

(1)存儲(chǔ)容量迅速提高和性能不斷改善，并逐步走向?qū)嵱没＠纾?994年美國(guó)加州理工學(xué)院在1cm3摻鐵妮酸銼晶體中記錄了1000幅全息圖，同年，斯坦福大學(xué)的一個(gè)研究小組把經(jīng)壓縮的數(shù)字化圖像視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)全息存儲(chǔ)器中，并再現(xiàn)了這些數(shù)據(jù)而圖像質(zhì)量無(wú)顯著下降。1999年美國(guó)加州理工大學(xué)利用空-角復(fù)用技術(shù)，在同一塊在摻鐵鈮酸鋰晶體中存儲(chǔ)了26000幅全息圖。北京清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了在摻鐵妮酸鏗晶體中的同一空間位置記錄1500幅全息圖，并研制了具有緊湊結(jié)構(gòu)的靈巧型全息存儲(chǔ)裝置。

(2)實(shí)用化的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)逐漸推出。例如，1995年由美國(guó)政府高級(jí)研究項(xiàng)目局(ARPA)、IBM公司的Almaden研究中心、斯坦福大學(xué)等聯(lián)合成立了協(xié)作組織并在美國(guó)國(guó)家存儲(chǔ)工業(yè)聯(lián)合會(huì)(NS1C)支持下川，投資約7000萬(wàn)美元，實(shí)施了光折變信息存儲(chǔ)材料(PRISM)和全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(HDSS)項(xiàng)目，預(yù)期在5年內(nèi)開(kāi)發(fā)出具有容量為1Tbit數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)速率為1000MB/s的一次寫(xiě)人或重復(fù)寫(xiě)人的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。同樣的研究在法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家也正在加緊進(jìn)行。

近幾年來(lái)，光電子技術(shù)和器件取得了系列重大進(jìn)展，為全息存儲(chǔ)器提供了所必要的高性能半導(dǎo)體激光器、液晶空間光調(diào)制器、CCD陣列探測(cè)器等核心元器件，全息存儲(chǔ)的理論和方法的發(fā)展使這項(xiàng)技術(shù)日趨成熟然而，美中不足的是全息圖的壽命問(wèn)題尚待解決，雖然張澤明、謝敬輝等對(duì)Ce：Fe：LiNbO3晶體的全息存儲(chǔ)和熱定影進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，從方法上給出了記錄角度越大，光柵周期越小，熱定影所需最小離子數(shù)密度越高，存儲(chǔ)系統(tǒng)的整體性能越好，但是目前還未解決的一個(gè)難題是尋找合適的記錄材料。無(wú)疑，這將成為全息存儲(chǔ)界研究的熱門(mén)課題。

3.2顯示全息

顯示全息技術(shù)是在激光透射全息圖的基礎(chǔ)上來(lái)制作各種類(lèi)型的全息圖，如白光反射全息圖、白光透射全息圖等，各種類(lèi)型的顯示全息圖可用于舞臺(tái)布景、建筑、室內(nèi)裝飾、投影等；再如，以動(dòng)態(tài)顯示的全息技術(shù)、層面X射線照相術(shù)、3DCAD技術(shù)、3D動(dòng)畫(huà)片、雷達(dá)顯示、導(dǎo)向和模擬系統(tǒng)等，每3年一次的顯示全息國(guó)際會(huì)議上都有全息界泰斗展出令人吃驚的全息圖，它們充分展示了全息技術(shù)創(chuàng)造性的魅力和藝術(shù)的美。

顯示全息目前主要有兩大類(lèi)：第一類(lèi)是Lippmann全息圖，制作方法有Denisyuk的單光束法和Benton的開(kāi)窗法。第二類(lèi)是S.A.Benton的彩虹全息圖，這是一種透射式顯示全息圖，可在白光照明下再現(xiàn)立體圖像，且圖像的顏色隨觀察的位置的變化而變化，從紅到紫如雨后彩虹而得名。隨著高質(zhì)量記錄材料的發(fā)展，隨后的一些研究者和藝術(shù)家不斷追求更實(shí)用的拍攝技術(shù)，如假彩色編碼和真彩色反射全息圖等。美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)主辦的《AppliedOptics》和《OpticsLetters》在20世紀(jì)80年代都有關(guān)于這方面的論文報(bào)道。由SPIE主辦的《Holosphere》和美國(guó)全息制造商協(xié)會(huì)主辦的《HolographyNews》以往和近年都不斷地報(bào)道有關(guān)顯示全息圖的最新制作技術(shù)和商業(yè)信息。但從這些報(bào)道情況來(lái)看，顯示全息存在不足主要表現(xiàn)在：

(1)視角范圍、圖像體積有限；

(2)沒(méi)有獲得特別有效的全息圖的計(jì)算方法；

(3)由于全息計(jì)算數(shù)量巨大，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)顯示異常困難。克服以上不足，將可能成為顯示全息研究的幾個(gè)熱點(diǎn)。

近年來(lái)，顯示全息技術(shù)掀起一場(chǎng)數(shù)字化變革，數(shù)字合成全息技術(shù)為全息三維顯示開(kāi)辟了前所未有的應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和高分辨空間調(diào)制器件的發(fā)展，利用顯示全息的大視場(chǎng)、大景深、全視差、真彩色、可拼裝、價(jià)格低廉等特性，在不久的將來(lái)開(kāi)發(fā)出真正意義的全息電影和全息電視，為顯示全息技術(shù)創(chuàng)造良好的商業(yè)前景。

3.3模壓全息

模壓全息是1979年RCA公司為解決視頻標(biāo)準(zhǔn)件的全息拷貝而提出的，它是將全息術(shù)和電鍍、壓印技術(shù)結(jié)合起來(lái)，使全息圖的制作產(chǎn)業(yè)化，用白光再現(xiàn)時(shí)，可得到色彩鮮艷逼真的三維圖像，并可通過(guò)印刷方式大批量生產(chǎn)，使得它在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，以商品形式走向市場(chǎng)。模壓全息的制作主要分為三個(gè)階段：激光攝制原片全息圖；電成型制金屬模板；模壓復(fù)制。這三個(gè)階段生產(chǎn)工藝和技術(shù)要求都比較高，因此，模壓全息作為安全防偽首當(dāng)其沖，是安全防偽技術(shù)的一個(gè)里程碑。正如全息圖的新奇性、強(qiáng)烈的視角效果、制作的難度以及易于應(yīng)用在鈔票的包裝上，不能去除性、價(jià)格低廉、容易驗(yàn)證等特點(diǎn)，使它很快占領(lǐng)了防偽領(lǐng)域。模壓全息是一種技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合的高科技產(chǎn)品，無(wú)論在高檔商品促銷(xiāo)、名優(yōu)商品的防假冒或在有價(jià)證券(如信用卡、鈔票、護(hù)照簽證)的防偽和加密以及圖書(shū)、印刷、印染、裝磺、紀(jì)念郵票和廣告標(biāo)牌等都有采用模壓全息技術(shù)，并備受使用者青睞。

模壓全息出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，80年代中期已形成了一種產(chǎn)業(yè)，90年代達(dá)到了鼎盛時(shí)期。本世紀(jì)初，隨著防偽技術(shù)要求的不斷提高，模壓全息技術(shù)又有了新的突破：美國(guó)斑馬圖像公司推出了二維圖像的數(shù)字化采集和拍攝技術(shù)；2003年，蘇州大學(xué)研制成功并已批量生產(chǎn)“數(shù)碼激光全息照排系統(tǒng)”；同年，倪星元、張志華等成功研制了可替代傳統(tǒng)鍍鋁防偽薄膜的透明TiO2激光全息防偽薄膜。這些模壓全息的一個(gè)個(gè)技術(shù)突破，使防偽功能有了提高，讓激光全息防偽技術(shù)達(dá)到新的境界。

模壓全息產(chǎn)業(yè)在我國(guó)起步較晚，但發(fā)展速度迅猛，目前國(guó)內(nèi)已有100多條模壓全息生產(chǎn)線。為了使模壓全息技術(shù)健康發(fā)展，我國(guó)模壓全息產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須在三個(gè)方向上引起重視：首先是開(kāi)拓全息燙金材料，取代金膜和銀膜，其次開(kāi)發(fā)全息包裝材料，實(shí)現(xiàn)立體防偽包裝，第三個(gè)方向是模壓全息技術(shù)和現(xiàn)代印刷術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)傳統(tǒng)的美術(shù)效果和現(xiàn)代科技的藝術(shù)魅力。

3.4全息干涉計(jì)量

全息干涉計(jì)量術(shù)是將不同物光，在不同的時(shí)間記錄在同一張全息干板上，然后利用全息術(shù)的空間波前再現(xiàn)原理，非接觸地對(duì)物體表面進(jìn)行三維測(cè)量而獲得信息。全息干涉計(jì)量術(shù)是全息應(yīng)用的一個(gè)重要方面，它能實(shí)現(xiàn)高精度非接觸性無(wú)損測(cè)量，比一般光學(xué)干涉計(jì)量有很多優(yōu)點(diǎn)。一般光學(xué)計(jì)量只能測(cè)量形狀比較簡(jiǎn)單、表面光度很高的零部件，而全息計(jì)量方法則能對(duì)任意形狀、任意粗糙表面的物體進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度為光波波長(zhǎng)λ的數(shù)量級(jí)。目前，全息干涉計(jì)量術(shù)在方法上先后發(fā)展了實(shí)時(shí)全息干涉法(單次曝光法)、二次曝光全息干涉法、時(shí)間平均全息干涉法、雙波長(zhǎng)干涉法以及雙脈沖頻閃全息干涉法，此外，J.A.Leendertz開(kāi)辟了全息干涉計(jì)量術(shù)的另一個(gè)新的分支-激光斑紋計(jì)量術(shù)。隨著光電技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、CCD器件及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得全息干涉計(jì)量技術(shù)在信息采集和處理上更為方便、快捷和可靠，并得以在惡劣環(huán)境條件下對(duì)某些物理量進(jìn)行定時(shí)測(cè)量。再加之相移技術(shù)、外差技術(shù)和鎖相技術(shù)等，可使測(cè)量精度提高到λ/100或更高。

全息干涉計(jì)量在20世紀(jì)80年代美國(guó)等西方先進(jìn)國(guó)家已產(chǎn)業(yè)化，我國(guó)在20世紀(jì)80年代初有幾所大學(xué)和科研單位的研究項(xiàng)目通過(guò)鑒定，其中有些達(dá)到當(dāng)時(shí)的先進(jìn)水平。經(jīng)過(guò)近幾年的開(kāi)發(fā)和研制，我國(guó)在全息干涉計(jì)量測(cè)試設(shè)備方面主要發(fā)展有：

(1)用于測(cè)試火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴霧化特性的YSCI型離子瞬態(tài)激光全息測(cè)試儀；

(2)用于激光熱核聚變稠密等離子體電子密度測(cè)量的SPQ-1型四分幅皮秒紫外線激光全息探測(cè)儀；

(3)包括記錄、再現(xiàn)、圖像處理三部分的瞬態(tài)激光全息干涉計(jì)量測(cè)試系統(tǒng)；

激光原理論文范文5

論文摘要：本文主要簡(jiǎn)介了激光與生物組織相互作用所產(chǎn)生的生物效應(yīng)，概述激光與生物分子相互作用機(jī)理研究現(xiàn)狀。為提高和發(fā)展激光技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用，有必要對(duì)激光的生物學(xué)效應(yīng)及生物物理機(jī)理進(jìn)行研究。  

 

一、激光的發(fā)光原理及其生物學(xué)效應(yīng) 

 

1激光發(fā)光原理 

把一段激活物質(zhì)放在兩個(gè)互相平行的反射鏡構(gòu)成的光學(xué)諧振腔中，處于高能級(jí)的粒子會(huì)產(chǎn)生各種方向的自發(fā)發(fā)射。其中，非軸向傳播的光波很快逸出諧振腔外，軸向傳播的光波卻能在腔內(nèi)往返傳播，當(dāng)它在激光物質(zhì)中傳播時(shí)，光強(qiáng)不斷增強(qiáng)。如果諧振腔內(nèi)單程小信號(hào)增益g0l大于單程損耗δ，則可產(chǎn)生自激振蕩。原子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以分為不同的能級(jí)，當(dāng)原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，會(huì)釋放出相應(yīng)能量的光子即自發(fā)輻射。同樣的，當(dāng)一個(gè)光子入射到一個(gè)能級(jí)系統(tǒng)并為之吸收的話(huà)，會(huì)導(dǎo)致原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷即受激激吸收。然后，部分躍遷到高能級(jí)的原子又會(huì)躍遷到低能級(jí)并釋放出光子即受激輻射。這些運(yùn)動(dòng)不是孤立的，而往往是同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)我們創(chuàng)造一種條件，譬如采用適當(dāng)?shù)拿劫|(zhì)、共振腔、足夠的外部電場(chǎng)，受激輻射得到放大從而比受激吸收要多，就會(huì)有光子射出，從而產(chǎn)生激光。 

2激光生物學(xué)效應(yīng) 

由于激光具有能量和動(dòng)量，激光作用于生物分子，就有可能使生物分子產(chǎn)生物理、化學(xué)或生物反應(yīng)，這就是激光生物效應(yīng)。目前，學(xué)術(shù)界認(rèn)識(shí)比較一致的激光生物效應(yīng)大致有五類(lèi)：.激光生物熱效應(yīng)、激光生物光華效應(yīng)、激光生物壓力效應(yīng)、激光生物電磁效應(yīng)和激光生物刺激效應(yīng)。生物組織內(nèi)的天然色素顆粒，對(duì)近紫外、可見(jiàn)光和近紅外光譜區(qū)的激光有選擇吸收作用。激光生物效應(yīng)，目前已經(jīng)在激光醫(yī)療、激光育種方面得到廣泛、有效的應(yīng)用。 

（1）激光生物熱效應(yīng) 

激光照射生物組織時(shí)，激光的光子作用于生物分子，分子運(yùn)動(dòng)加劇，與其他分子的碰撞頻率增加，由光轉(zhuǎn)化為分子的動(dòng)能后變成熱能，可能會(huì)引起蛋白質(zhì)變性，生物組織表面收縮、脫水、組織內(nèi)部因水分蒸發(fā)而受到破壞，造成組織凝固壞死。當(dāng)局部溫度急劇上升達(dá)幾百度甚至上千度時(shí)，可以造成照射部分碳化或汽化。在照射生物組織時(shí)，不同波長(zhǎng)的激光產(chǎn)生熱效應(yīng)的機(jī)制也不盡同。紅外激光的光子能量小，生物組織吸收后只能增加生物分子的熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致溫度升高，所以它是直接生熱可見(jiàn)光和紫外光的光子能量大，生物組織吸收了光子能量后引起生物分子電子態(tài)躍遷，在它從電子激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的馳豫過(guò)程中釋放能量，該能量可能引起光化反應(yīng)，也可能轉(zhuǎn)化為熱量產(chǎn)生溫度升高，所以它們是間接生熱。激光熱效應(yīng)究竟應(yīng)表現(xiàn)為哪種形式，在激光方面取決于其輸出參數(shù)、作用時(shí)間，在生物組織方面則取決于其光學(xué)、熱學(xué)特性等諸多因素。 

熱效應(yīng)是激光致傷的最重要因素。激光損傷區(qū)與正常組織的界緣十分清楚，這是由于激光脈沖時(shí)程短，生物組織的導(dǎo)熱性差，瞬間放熱來(lái)不及擴(kuò)散到受照射部位以外的緣故。輻照后，由于繼變化，如炎癥、出血、再生等，會(huì)使原初清楚的損傷界緣逐漸變得模糊。 

（2）激光生物光華效應(yīng) 

當(dāng)一個(gè)處于基態(tài)的分子吸收了能量足夠大的光子以后，受激躍遷到激發(fā)態(tài)，在它從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)，但又不返回其原來(lái)分子能量狀態(tài)的弛豫過(guò)程中，多出來(lái)的能量消耗在它自身的化學(xué)鍵斷裂或形成新鍵上，其發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)即為原初光化學(xué)反應(yīng)，在原初光化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中形成的產(chǎn)物，大多數(shù)極不穩(wěn)定，它們繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)直至形成穩(wěn)定的產(chǎn)物，這種光化反應(yīng)稱(chēng)為繼發(fā)光化反應(yīng)，前后兩種反應(yīng)組成了一個(gè)完整的光化反應(yīng)過(guò)程，這一過(guò)程大致可分為光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化四種主要類(lèi)型，光致敏化效應(yīng)又包括光動(dòng)力作用和一般光敏化作用。生物的光華效應(yīng)產(chǎn)生的根本是生物的而組織有一定的色度，能選擇性地吸收300～1000nm光譜。生物體內(nèi)的色素有黑色素和類(lèi)黑色素、血紅蛋白、胡蘿卜素、鐵質(zhì)等，其中黑色素對(duì)激光能量的吸收最大。脫氧血紅蛋白在556nm,氧合血紅蛋白在415、542、575nm處有清楚的吸收帶,胡蘿卜素吸收帶在480nm處，黑色素和類(lèi)黑色素在400～450nm波段吸收最強(qiáng)。無(wú)論是正常細(xì)胞還是腫瘤細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞間有許多黑色素顆粒，它們吸收激光能量使能量在色素顆粒上積聚而成為一個(gè)熱源，其能量向周?chē)鷤鲗?dǎo)和擴(kuò)散，從而引起周?chē)M織細(xì)胞損傷。 

（3）激光生物壓力效應(yīng) 

由激光照射產(chǎn)生的機(jī)械作用可分為兩部分：激光本身的輻射壓力對(duì)生物組織產(chǎn)生的壓強(qiáng)，即光壓，稱(chēng)作一次壓強(qiáng)；生物組織吸收強(qiáng)激光造成的熱膨脹和相變以及超聲波、沖擊波、電致伸縮等引起的壓強(qiáng)，叫二次壓強(qiáng)。由激光導(dǎo)致的生物細(xì)胞的壓強(qiáng)的變化可以改變生物細(xì)胞、組織的形狀，使得生物細(xì)胞、組織內(nèi)部或之間產(chǎn)生機(jī)械力，從而對(duì)生物細(xì)胞、組織產(chǎn)生巨大的影響。由這種作用產(chǎn)生的沖擊波是激光致傷的另一原因。沖擊波在組織中以超聲速運(yùn)動(dòng)，在組織中產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，引起組織破壞。戈?duì)柕侣赋觯好}沖時(shí)程50毫微秒的q開(kāi)關(guān)激光產(chǎn)生的沖擊波壓力，可大于10個(gè)大氣壓。實(shí)際上，激光熱效應(yīng)影響范圍十分局限，而由壓力效應(yīng)引起的組織損傷，則可波及到遠(yuǎn)離受照區(qū)的部位。例如，用紅寶石激光照射小鼠頭部時(shí)，發(fā)現(xiàn)頭皮輕度損傷，顱骨和大腦硬膜并無(wú)損傷，而大腦本身卻大面積出血，甚至造成死亡。 

 

二、激光與生物分子相互作用機(jī)理研究現(xiàn)狀 

 

20世紀(jì)八十年代以來(lái)，由前蘇聯(lián)、匈牙利等國(guó)的專(zhuān)家提出了不少假說(shuō)，其中常見(jiàn)的有下列4種：生物電場(chǎng)假說(shuō)(前蘇聯(lián)伊柳辛提出);色素調(diào)節(jié)假說(shuō)(前蘇聯(lián)伽馬列亞于1981年提出);細(xì)胞膜受體假說(shuō)(前蘇聯(lián)普魯哈丘科夫于1980年提出):偏振刺激假說(shuō)(梅斯特1977年提出)。另外一個(gè)假說(shuō)是:由孤子狀態(tài)進(jìn)入混沌狀態(tài)假說(shuō)。美國(guó)englander(1980年)、日本的jomosa(1984年)。 

中國(guó)的肖家鑫(1987年)用孤子理論對(duì)dna的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等遺傳功能作出過(guò)解釋。劉頌豪(1991年)也提出了生物學(xué)過(guò)程中的孤子現(xiàn)象。云南理工大學(xué)的周凌云對(duì)“由孤子狀態(tài)進(jìn)入混沌狀態(tài)假說(shuō)”的進(jìn)一步發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。激光生物物理學(xué)家王惠文在其所著的《激光與生命科學(xué)》一書(shū)中介紹了周凌云的研究成果:“周凌云(1993)提出，在弱激光的作用下，dna分子系統(tǒng)可進(jìn)入‘無(wú)序’的混沌狀態(tài)，并根據(jù)dna分子動(dòng)力學(xué)方程(sine一gordon方程)的分析結(jié)果，可以解釋dna的真實(shí)遺傳，從而導(dǎo)出含激光一dna分子動(dòng)力學(xué)的運(yùn)動(dòng)方程，以及激光的電場(chǎng)相互作用對(duì)dna分子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。通過(guò)含激光與dna相互作用運(yùn)動(dòng)方程的m.inikov方法或知dna系統(tǒng)即使在弱激光的作用下，也有可能由原來(lái)的孤立子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入混沌狀態(tài)。從而導(dǎo)致其構(gòu)象隨時(shí)間‘無(wú)規(guī)則’地演化產(chǎn)生遺傳變異’。但由于激光的生物刺激和誘變等效應(yīng)作用機(jī)理的復(fù)雜性，特別是弱激光與生物分子的相互作用機(jī)理，目前尚未得出完善的科學(xué)解解釋。 

激光與生物組織的相互作用很復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。激光生物效應(yīng)分類(lèi)還沒(méi)有明確的界限，如在光化效應(yīng)中光熱效應(yīng)也起了很大的作用，電磁作用也產(chǎn)生熱效應(yīng)和機(jī)械作用等，激光熱作用、光化作用和機(jī)械作用通常是同時(shí)發(fā)生的，所以相互作用的分類(lèi)并不是絕對(duì)的，但各種作用之間也確存在著一些差別。如每種效應(yīng)都具有典型的激光及典型現(xiàn)象等。激光與生物組織的相互作用是一個(gè)多種因素決定的復(fù)雜過(guò)程，激光的參數(shù)(如波長(zhǎng)、功率、激光模式等)、生物組織的性質(zhì)(如密度、彈性、熱導(dǎo)率、比熱、熱擴(kuò)散率、反射率、吸收率、不均勻性和層次結(jié)構(gòu))以及生物體狀態(tài)等對(duì)激光的生物效應(yīng)都有影響。激光對(duì)生物組織的作用具有有利和不利兩個(gè)方面，要想利用激光,最首要的任務(wù)是認(rèn)識(shí)并理解激光與生物組織的相互作用機(jī)理，然后才能加以應(yīng)用。 

 

參考文獻(xiàn)： 

[1]周炳琨，高以智等.激光原理[m].第五版.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.14-23 

激光原理論文范文6

【關(guān)鍵詞】立體式教學(xué) 偏振光 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 自主式學(xué)習(xí)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006-9682（2012）09-0089-02

一、前 言

大學(xué)物理教學(xué)中兩種傳統(tǒng)方式是課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在課堂教學(xué)中一個(gè)教師給幾十甚至上百個(gè)學(xué)生授課，師生之間、同學(xué)之間交流較少；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生要用3～4小時(shí)完成教師安排的實(shí)驗(yàn)題目，時(shí)間緊迫。這兩種教學(xué)模式都是以學(xué)生接受、理解、記憶被動(dòng)式學(xué)習(xí)為主，優(yōu)點(diǎn)是教師對(duì)教學(xué)進(jìn)程易于控制。

教育改革的形勢(shì)提倡改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式，注重以學(xué)生為主體、更多的激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索的熱情，注重良好的溝通技能和團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)，關(guān)注學(xué)生成長(zhǎng)和全面素質(zhì)的提高。在物理實(shí)驗(yàn)中引入設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室也逐步開(kāi)放，以鼓勵(lì)學(xué)生的自主式學(xué)習(xí)與探索。

二、立體式教學(xué)

我們?cè)诖髮W(xué)物理課程的偏振光的教學(xué)中嘗試了“立體式教學(xué)”，將理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及分析總結(jié)融合起來(lái)，并充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，通過(guò)4個(gè)階段來(lái)完成一個(gè)主題內(nèi)容的教學(xué)。①啟發(fā)式的課前預(yù)習(xí)提綱；②課堂討論；③設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；④提交課程論文。

通過(guò)課前預(yù)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)一類(lèi)問(wèn)題的調(diào)查研究能力和分析能力；課堂討論培養(yǎng)學(xué)生的表達(dá)能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力；提交課程論文培養(yǎng)學(xué)生的分析總結(jié)能力。從預(yù)習(xí)、課堂討論、實(shí)驗(yàn)小組的建立、實(shí)驗(yàn)方案的形成與實(shí)施、提交課程論文，整個(gè)過(guò)程是完全開(kāi)放的，都以學(xué)生為中心自主完成的，教師只是指導(dǎo)者。教學(xué)中提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并取得了很好的教學(xué)效果。

三、偏振光的立體式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

1.偏振光的理論預(yù)習(xí)提綱

偏振光的理論預(yù)習(xí)提綱歸納如下：①常見(jiàn)光源的發(fā)光機(jī)理；②光的偏振性；③偏振片的起偏與檢偏，馬呂斯定律；④反射、折射時(shí)光的起偏與檢偏，布儒斯特定律；⑤雙折射現(xiàn)象。

2.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的參考題目

在只有常規(guī)的偏振光實(shí)驗(yàn)儀器的情況下（如光具座、偏振片、玻璃堆、鈉光燈、1/4波片、1/2波片、He-Ne激光器、天平等），應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：①區(qū)分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片；②確定偏振片通光方向或波片的光軸；③測(cè)量透明或不透明材質(zhì)的折射率（材質(zhì)自備）；④設(shè)計(jì)光路圖，使透射光強(qiáng)為入射自然光強(qiáng)的1/n。收到了較好的教學(xué)效果。

3.預(yù)習(xí)報(bào)告

（1）常見(jiàn)光源是自然光，是大量原子的自發(fā)輻射躍遷形成的；激光為受激輻射形成的。

（2）光是電磁波、橫波，具有偏振性質(zhì)，其偏振方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度的振動(dòng)方向。光束按偏振性質(zhì)可分為自然光、線偏振光和部分偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。

（3）偏振片的起偏機(jī)理為透明基片上的導(dǎo)電分子鏈將其平行方向上的光振動(dòng)分量吸收，只剩與其垂直方向的光振動(dòng)透射而起偏的。[1]對(duì)于自然光，理想的偏振片的透射光強(qiáng)為入射光強(qiáng)的1/2。

如果光振動(dòng)方向與偏振片透光方向的夾角為 ，入射光強(qiáng)為I0，透射光強(qiáng)為I，則偏振片上的入射光強(qiáng)與投射光強(qiáng)符合馬呂斯定律： 。

根據(jù)馬呂斯定律，可以定量計(jì)算偏振片透射光與入射光的相對(duì)光強(qiáng)，利用偏振片的起偏原理也可以對(duì)一束光進(jìn)行檢偏。

（4）自然光遇介質(zhì)界面時(shí)，反射光和折射光都成為部分偏振光，當(dāng)反射光和折射光垂直時(shí)，只有垂直入射面的光振動(dòng)能夠被反射，折射光為平行于入射面的光振動(dòng)為主的部分偏振光。

布儒斯特定律：當(dāng)反射光和折射光垂直時(shí)，反射光為垂直入

射面的線偏振光。入射角稱(chēng)為布儒斯特角，滿(mǎn)足 （n1

為入射媒質(zhì)折射率，n2為折射媒質(zhì)折射率）。

根據(jù)布儒斯特定律，可以測(cè)量折射物質(zhì)的折射率；玻璃堆也可以像偏振片一樣對(duì)一束光進(jìn)行起偏或檢偏，或者對(duì)透射光強(qiáng)進(jìn)行控制。

（5）雙折射現(xiàn)象。自然光遇晶體時(shí)分成兩束線偏振光的現(xiàn)象叫做雙折射現(xiàn)象。利用雙折射晶體做成尼科爾棱鏡，也可以對(duì)一束光進(jìn)行起偏和檢偏。利用雙折射晶體做成的1/4波片可以獲得橢圓偏振光或者圓偏振光；1/2波片可以方便地使偏振光的振動(dòng)面偏轉(zhuǎn)任意角度。

（6）區(qū)分自然光、線偏振光、部分偏振光的常見(jiàn)方法可以利用偏振片、玻璃堆或者尼科爾棱鏡的任何一個(gè)置于光路中并以光路為軸旋轉(zhuǎn)觀察透射光強(qiáng)的變化來(lái)判斷。

4.課堂教學(xué)

以學(xué)生在自學(xué)預(yù)習(xí)中形成的觀點(diǎn)和遇到的問(wèn)題為主進(jìn)行討論，教師適當(dāng)講解，鍛煉學(xué)生的思維表達(dá)能力和傾聽(tīng)并尋找設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的合作伙伴。

5.設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的觀察點(diǎn)

（1）區(qū)分普通玻璃片、偏振片、1/4波片、1/2波片。首先，確定與波片對(duì)應(yīng)的光源，考察點(diǎn)為普通玻璃片對(duì)垂直入射光的偏振性無(wú)明顯影響；偏振片在自然光中呈灰色；其次，偏振片改變?nèi)肷渚€偏振光的透射光強(qiáng)和偏振方向；1/4波片對(duì)入射線偏振光的透射光強(qiáng)無(wú)影響，透射光可以仍是線偏振光（入射線偏振光振動(dòng)方向平行或垂直波片光軸）或者橢圓偏振光、圓偏振光；1/2波片只是使入射線偏振光振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)2倍的入射光振動(dòng)面、波片光軸夾角。

（2）確定偏振片通光方向可利用已知布儒斯特角的玻璃堆起偏的偏振光。

（3）測(cè)量透明或不透明材質(zhì)的折射率（材質(zhì)自備）。考查點(diǎn)為反

射光偏振性的檢測(cè)、布儒斯特定律 的計(jì)算及光路的設(shè)計(jì)。

（4）要使透射光強(qiáng)為入射自然光強(qiáng)的1/n，兩偏振片通光方向夾角為 ；或者偏振片、玻璃堆和尼克爾棱鏡中任意兩個(gè)的組合，但光路要復(fù)雜一點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)小組活動(dòng)的方式和時(shí)間可以協(xié)商選擇。實(shí)驗(yàn)方案自由討論，相互批評(píng)，相互補(bǔ)充，相互完善，從中加深對(duì)理論的理解，起到課堂教學(xué)起不到的作用。形成統(tǒng)一方案后交與指導(dǎo)教師，由教師形成建設(shè)性指導(dǎo)意見(jiàn)后反饋回小組，而不是簡(jiǎn)單的給出正確答案或解釋。

6.課程論文

課程論文包括預(yù)習(xí)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器、光路圖、操作步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)處理、偏振光應(yīng)用的展望與綜述等。

四、結(jié)束語(yǔ)

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，偏振光的理論預(yù)習(xí)內(nèi)容屬于必修課內(nèi)容，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是自愿參加的。對(duì)學(xué)生來(lái)講，整個(gè)過(guò)程是自主的相互學(xué)習(xí)的過(guò)程，也是合作互動(dòng)的過(guò)程，是交朋友和討論物理問(wèn)題的過(guò)程。物理知識(shí)是大家一起構(gòu)建的，而不是被灌輸?shù)模p松并總能獲得幫助。在測(cè)量蔗糖的旋光系數(shù)時(shí)，組與組之間進(jìn)行了合作，不同的光源、不同的實(shí)驗(yàn)方案配合節(jié)約了原材料，并對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和結(jié)論進(jìn)行了比較，體驗(yàn)合作的成果與課程相關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成為大學(xué)物理課程的延伸，是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際以及科研的初級(jí)演練。