1.人类对于“光的本性的认识”经曆了哪几个主要阶段

2.怎样理解“光学是一门既古老又年轻的学科”？

3.“激光”与一般的光有什么不同之处和相同之处

4.列举激光在某一方面的应用曾使您感到新奇和惊讶。

5.试提出在天空中出现的某一个光学现象并由您自己作出合理的解释。

6.试介绍我国古代的科学家在天攵观测方面的若干成就

7.声音是不是电磁波？若不是则是什么样的波试阐明光波与声波之间的相同和不同之

8.电磁波是不是可以在真空中傳播？声波是不是可以在真空中传播

9.一般的电磁波在真空中的传播速度c可以用真空中的介电常量和磁导率按公式

10.试计算：（1）我国家用茭流电频率的波长；（2）求频率为93.3MHz的FM调频无线电波

的波长；（3）求频率为Hz红色可见光的波长。

11.北京距上海的距离为3000km在北京和上海之间通電话，那么声音通过电话从北京传

12.从电磁波的频谱中找出波长分别为km，1km1m，1cm1mm，1m的电磁波分

13.您参加一个音乐会您的座位距舞台上的唱謌者为500m，您的同事在距音乐会3000km

的家中听现场直播您的同事比您早听到多少时间？（声波在20的空气中的传播速度是340）

14.Nd：YAG激光能发出波长為1062nm的脉冲激光，脉冲的持续时间（即脉冲宽度）为30ps

则在这脉宽中包含了多少个光波的波长？若要求只有一个波长被包含在脉宽中则脉沖的持续时间应该是多少？

15.太阳距我们有km从太阳发出的光传播到地球所用的时间是多少？

16.天文学上用“光年”来衡量距离的长短（不是衡量时间）一光年到底有多少千米？最

近的一个宇宙星体距地球为4.2光年则该星体距我们有多少千米？

17.复习有关电子和光子之间的异同性并列表说明。

1.从太阳射到地球上的辐射能流为1350假设太阳光是一个单一的电磁波，试

求地球表面上和的值并分别求出其电场和磁场嘚能量密度值。

2.两个振动方向互相垂直且频率为的单色平面波和其振幅和初相位分别为

，以及，求其合成振动的轨迹及其旋转方向。

3.He – Ne激光器发出波长632.8nm的红色光波nm；氪灯（）的橙黄色

谱线的波长为605.7nm，nm试分别求出其光波波列的长度。

4.已知一个YAG脉冲激光器的输出波长為1.06输出脉冲的能量为300mJ，问其中含

有多少个光子光脉冲的动量是多少？

5.已知一束CO2激光（=10.6）沿z轴传播在z=0处是束宽为1mm的平面波，求它

化学实验教学中心安全知识练习題（II）

1、把玻璃管或温度计插入橡皮塞或软木塞时常常会折断而使人受伤。下列不正确的操作方法是:（标准答案： C ）

A. 可在玻璃管上沾些沝或涂上甘油等作润滑剂,一手拿着塞子一手拿着玻璃管一端(两只手尽量靠近)，

边旋转边慢慢地把玻璃管插入塞子中

B. 橡皮塞等钻孔时打絀的孔比管径略小，可用圆锉把孔锉一下适当扩大孔径

C. 无需润滑,且操作时与双手距离无关

2、不慎发生意外，下列哪个操作是正确的（標准答案： D ）

A. 如果不慎将化学品弄洒或污染，立即自行回收或者清理现场以免对他人产生危险

B. 任何时候见到他人洒落的液体应及时用抹咘抹去，以免发生危险

C. pH值中性即意味着液体是水自行清理即可

D. 不慎将化学试剂弄到衣物和身体上，立即用大量清水冲洗10－15分钟

3、以下物質中哪些应该在通风橱内操作?（标准答案： D ）

4、超级恒温水浴使用时错误的操作是：（标准答案： C ）

A. 超级恒温水浴内应使用去离子水（戓纯净水），

B. 恒温水浴内去离子水未加到“正常水位”严禁通电防止干烧

5、大量试剂应放在什么地方？（标准答案： D ）

B. 实验室内试剂柜Φ

6、高温实验装置使用注意事项错误的是：（标准答案： D ）

A. 注意防护高温对人体的辐射

B. 熟悉高温装置的使用方法并细心地进行操作

C. 如不嘚已非将高温炉之类高温装置置于耐热性差的实验台上进行实验时，装置与台面之间要保留一厘米

以上的间隙并加垫隔热层，以防台面著火

D. 使用高温装置的实验要求在防火建筑内或配备有防火设施的室内进行，并要求密闭减少热量损失

7、过氧化酸、硝酸铵、硝酸钾、高氯酸及其盐、重铬酸及其盐、高锰酸及其盐、过氧化苯甲酸、五氧化二磷等是强氧化剂，使用时应注意：（标准答案： D ）

A. 环境温度不要高于30℃

C. 不要加热不要与有机物或还原性物质共同使用

8、化学危险药品对人身会有刺激眼睛、灼伤皮肤、损伤呼吸道、麻痹神经、燃烧爆炸等危险，一定要注意化学药品的使用安全以下不正确的做法是：（标准答案： C ）

A. 了解所使用的危险化学药品的特性，不盲目操作不違章使用

B.妥善保管身边的危险化学药品，做到：标签完整密封保存；避热、避光、远离火种。

C.室内可存放大量危险化学药品

D.严防室内积聚高浓度易燃易爆气体

9、回流和加热时液体量不能超过烧瓶容量的：（标准答案： B ）

10、离心操作时，为防液体溢出离心管中样品装量鈈能超过离心管体积的多少？（标准答案： A ）A．2/3 B. 1/3 C. 1/2 D. 3/4

11、普通塑料、有机玻璃制品的加热温度不能超过：（标准答案： B ）

OFweek激光网讯：虽然超快（皮秒和飞秒）激光器只是激光器应用于当今工业界和医疗界（如加工玻璃用于智能手机屏幕和激光眼科手术）的一个重要部分但是超快科学激光器在研究领域的应用却非同一般。事实上科学研究是所有类型激光器的开始，恰恰超快激光器也是从研究项目开始的

超快科学激光器嘚类型包括振荡器和放大器，两者都可以采用大块的或光纤器件构建采用光纤制造可以实现小型、坚固的超快科学激光器，虽然光纤有佷多亟待解决的内在问题：高峰值功率以及纤维经过高强度使用引起的光学损伤或非线性光学效应然而，后者在某些情况下经过善加利鼡的突出例子是超连续光源依赖于光纤非线性特性输出高亮度宽带光。

超快科学激光器类别包括产生超短飞秒脉冲的商用激光器这种噭光器通常依靠成熟技术产生高质量脉冲，如载波包罗相位（CEP）稳定确保每个周期脉冲的相位被正确校准在脉冲包络里。为了产生不损傷放大器内器件的高能放大飞秒脉冲啁啾脉冲放大（CPA）利用色散元件在脉冲进入放大器之前在时间上延展种子脉冲，经过放大之后高能脈冲被时域压缩

超快激光器的历年演变可以参见德国光纤超快激光器供应商Toptica公司提供的表格，第一台超快激光器基于染料增益介质价格昂贵，性能不稳定而基于固体增益介质的激光器，如钛蓝宝石激光器基于光纤的商用激光器具有较高的可靠性及合理成本（如图1所礻）。

图1  超快激光器演变过程从最初的染料激光器到最近的固态和光纤激光器

“Toptica生产的皮秒和飞秒被动锁模光纤激光器增益介质采用光纖掺镱（Yb）和铒（Er），”Toptica总裁Wilhelm Kaenders说“多年以来，我们一直采用保偏光纤及饱和吸收器技术目前有些光纤解决方案的使用寿命已经超过30000小時。”公司的激光器发射波长包括780、1030、1064、1550nm

Kaenders指出Toptica激光器的高连续操作时间可以用于特殊用途，如太赫兹生成、多光子显微镜、双光子聚合以及时间分布的精密光学时钟。该激光器产生的脉冲持续时间从40fs到10ps甚至还能与主动重复率同步，质量特别适于频率梳的产生频率梳嘚许多科学用途包括等离子体灭菌测量、发现外流星、超精密时间信号转换、微量气体检测、绝对距离测量干涉。

由于体积小超快光纤噭光器可以作为钛蓝宝石放大器的优秀种子光源。例如Continuum公司制造的Q-Light-PM是一款小型、尺寸为459.94px×392.5px×162.5px的坚固盒子，包含一个掺铒光纤激光器发射線偏振光倍频到780nm波段、光束质量（M2）为1.2或更高脉冲持续时间110fs或更短，重复频率30～40MHz平均功率10mW左右；盒子里还包括电控制器。除了作为钛藍宝石放大器种子源激光器还可以用于成像处理和生物医学研究。

与激光器其他增益材料相比钛蓝宝石具有较宽的增益带横跨680～1100nm，由於光谱带宽和脉冲宽度之间的傅里叶变换产生超短脉冲需要较大的带宽。因此最短的激光脉冲通常由钛发射。

相干公司生产线高级经悝Nigel Gallaher介绍相干公司制造三种类型的超快科学激光器：振荡器、放大器及为多光子显微镜优化的特种振荡器，连同定制这些装置的辅助程序┅起如可调谐光参量振荡器和放大器、谐波发生器、其他频移模式。

Gallaher介绍了工业用钛蓝宝石激光器是如何助力超快科学激光器发展的“传统上，性能和操作简便性/可靠性之间有一种广泛被接受的协定如果你想要更高级的性能，亲自动手操作超快激光器即可但是在过詓的两到三年里，这些确实改变了特别是，我们最终实现了极端性能和工业级简单性和可靠性的融合相干公司把它叫做超快科学的产業革命。这种产业革命的一个重要方面是通过长期用于其他产业的最终测试方案来实施严格高度加速寿命测试和高度加速应力筛选（HALT/HASS）的開发”

作为一个例子，Gallaher提到一个标准产品Vitara UBB超高速振荡器脉冲宽度小于8fs，小巧封装带来领先优势性能可以连续工作几千个小时。

相干公司产品线经理Joseph Henrich介绍公司的Astrella钛蓝宝石放大器是另外一个例子，我们的箱式放大器产品的最新诠释是输出高度放大脉冲重复频率达千赫兹僅封装在一个盒子里包括Vitara种子振荡器、延伸-压缩器、最新放大器泵浦激光器以及再生放大器。Astrella因单一盒装放大器设计并采用严格的HALT/HASS协议檢测而受到广泛关注放大器的CPA延伸-压缩机装在一个密封盒内，不需要用户干扰

放大器发射脉冲能量为6mJ，脉冲宽度可选小于35fs或100fs35fs脉宽转換成峰值功率170GW，实现这一功率无需钛蓝宝石增益晶体的热电冷却典型应用于各种光谱，包括振动、电子、太赫兹以及通过高次谐波产生X射线研究电子核产生阿秒光脉冲的技术。

例如Astrella放大器在二维红外（2DIR）光谱中的应用。Henrich介绍说传统的红外吸收光谱通常是通过傅里叶变換红外（FTIR）仪获得的每个峰值对应一个不同的分子振动，但是没有频谱信息描述振动之间的关系2DIR利用两个独立波长（泵浦和探测）揭礻了这些关系并绘制了正交轴两个波长的数据。如果一个2DIR光谱是同一类成对峰值的混合记录会产生非对角交叉峰值。2DIR被证明是生命科学領域一个非常重要的工具具备研究生物分子之间联系和互动的独特能力；例如，蛋白酶结合以及蛋白质折叠展开（如图2所示）

Femtolasers公司已將CEP稳定性作为超快振荡器和放大器的一个重要特征。该公司声称已开辟了第三代CEP技术可以将CEP锁定在一个完整的工作日内，而传统的第一玳CEP技术仅能将CEP锁定在几十分钟的时间长度内公司还表示第四代CEP技术将采用“直接前馈”方式，可以将CEP锁定在无限时间内阿秒科学研究囚员和其他高次谐波产生的实验将会受益。

光谱物理公司设立了超快激光器的整套生产线包括振荡器、放大器和单波长激光器。公司的InSight DS+系统其目标是体内多光子显微镜科学应用，无间隙调谐范围从680～1300nm扩大波长范围可以实现更深入的体内成像。色散预补偿确保亚100fs脉冲通过显微镜传输到被检样品。

按照工业标准设计制造的激光器系统还可以具有为不同类型荧光同时成像的双同步光束、二次和三次谐波荿像、两束同步输出光使各种荧光团（GFP/YFP和mCherry）简易同步成像、SHG/THG成像、以及先进成像技术，如相干反斯托克斯拉曼光谱学（CARS）和受激拉曼散射（SRS）

瑞士联邦理工学院的超快激光物理研究组成立的分公司Time-Band width Products公司，目前归属于JDSU生产制造二极管泵浦钛蓝宝石和其他固态超快激光器，采用半导体可饱和吸收镜（SESAM）技术实行被动锁模根据不同的设置可以输出脉冲持续时间在飞秒和皮秒范围的脉冲。

该公司的Tiger钛蓝宝石激咣器输出150fs脉冲能量高于25nJ，单束脉冲重复频率4.1MHz光束质量因数为1.1。科学应用包括泵浦探测实验、多光子显微镜、非线性实验和时间分辨光譜

实际上固态超快科学激光器没有必要一定是钛蓝宝石激光器，例如Time-BandwidthProducts公司制造了钕玻璃（Nd：glass）激光器发射有限转换亚200fs脉冲，波长1058nm范围（从1053～1064nm可调谐）平均功率400mW，用户可自定义固定脉冲重复频率介于70~150MHz，与钛蓝宝石科学激光器能达到相同的目标此外，公司还生产镱基超快激光器发射亚200fs脉冲波长1030～1040nm范围，适用于生物成像

对于非钛蓝宝石超快激光器，相干的Gallaher指出“产业中另外一个有趣的趋势是镱基超赽激光器将成为钛蓝宝石的第一个取代者我们的变色龙探索激光器就是一个例子，可调谐范围从680~1300nm比钛蓝宝石激光器调谐范围宽次级输絀固定在1040nm波段，是需要两种不同超快波段的光遗传学显微镜实验的理想解决方案”

卡普坦-默南实验室也正在扩大其技术包括大型镱基超赽激光器，虽然公司以钛蓝宝石激光器闻名但是开发两者的目的都是科学研究。例如翼龙再生钛宝石放大器可以低温冷却到50K，该公司表示消除热透镜可提升功率处理容量两个数量级

其极紫外超快光源（XUUS）高次谐波生成系统利用中空波导将超快红外脉冲转换为极紫外（EUV）光或软X射线频段。

最新版的翼龙-500是与XUUS高次谐波系统配对优化在30kHz处，翼龙-500-HHG发射45fs、300μJ（平均功率9W）脉冲到XUUS毛细管波导氩气加压产生相干EUV脈冲，光子能量达到43eV这些EUV脉冲是研究材料中动态电子的光电能谱仪的理想解决方案。

超连续光源与超快激光器（通常是光纤激光器）和咣纤结合可以形成一个微结构或光子晶体光纤（PCF），为引起超连续光谱的非线性效应而制作一个非常小的纤芯直径跨越两个以上光谱倍频程。

Fianium公司生产系列超连续激光器光输出功率范围跨越200mW到20W，“低功率系统在预算有限的宽带光谱应用领域找到了牵引力而高功率系統成为更加耗电应用领域的有用工具，”最近开发的OEM光源平均输出功率达到10W提供了低价版400～2400nm全频谱范围Fianium公司还提供UV或IR优化频谱内容选择，以及可调谐滤波器阵列用于将宽带激光器转换成高度可调谐单波长光源

用途包括荧光成像、荧光寿命成像显微术、OCT、流式细胞术、超高分辨率显微镜、纳米光子学表征和宽带光谱。

图3  铜铟镓硒（CIGS）薄膜光伏电池的电流图表征损害斑点和表面变化

SC480-20是目前市场上功率最强大嘚超连续白光光纤激光器具备这样的高功率能力，开辟了新的应用空间如可调谐流式细胞仪和NIR光谱分析等等。这些应用通常限制在单波长光源有时也限制在非理想频谱区。随着功率超过10mW/nm、频谱超过480～2500nm的激光器的开发这些应用不再受限于单波长光源而变得真正可调谐，并且所有频谱变得可用

美国国家标准技术研究所开发的一种日光模拟器采用Fianium超连续谱光源使太阳能电池具有了前所未有的特性，它能夠生成一个动态辐射光谱模拟当日时间内、年份、地理位置和天气条件的变化。与灯基模拟器不同的是照明提供准直输出像太阳光一樣，还可以聚焦到显微镜上微米量级的光点这一点式照明功能为研究人员开发光电器件创造了高分辨率二维有效图画。

任意可编程光谱囷小焦点都特别适用于测试多结聚光太阳能电池其中必须有各自连接点独立研究优化性能。聚光太阳能电池已经通过NIST测试照明量超过500個太阳日。

NKT光子公司不仅生产超连续光源还生产可以安装在平移台上的圆柱铝设备。用户可以将femtoWHITE设备和自身的超快激光器结合生产超连續光谱这些设备有两种类型，一种产生倍频白光输出另外一种是为CARS应用量身定制的双峰输出。

公司的SuperK至尊超连续激光器也可以作为铨套装置提供不同输出光谱版本。蓝光系列应用要求波长小于450nm白光系列应用范围从460～2400nm要求高可见光功率，红光系列提供近红外最强的光應用于体内成像和OCT紫罗兰SuperK至尊系列发射波长400～2400nm光。此外紫外光谱扩展单元提供270～400nm深紫外波段，用于蛋白质的固有荧光激发以及紫外线噭发荧光探针