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甘肃民族师范学院本科毕业论文（设计）任务书论文题目光与物质相互作用的研究指导教师系别物理与水电工程系专业物理学班级1201班学生姓名学号2012011661开题日期2015.7.10一、研究背景与目标：1.研究背景上世纪60年代初，激光的诞生从根本上改变了量子光学面貌，并对物理学、化学以及生物学、当代信息科学产生了巨大影响。每一次激光技术的重大革新都推动了光物理的研究新的飞跃。1981年利用CPM环形染料激光器产生了90飞秒的激光，飞秒激光脉冲，其单脉冲照射时间最短已达到3.5xIO-15s。飞秒激光与固体材料相互作用的能量转化和输运机制相当复杂，长期以来，其基本原理不为人们所了解，限制了飞秒激光在固体材料处理方面的实际应用步伐，因此，研究超短脉冲与固体物质相互作用的机理具有重要的实际意义。激光在工业生产领域的应用包括利用激光束对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔等。可适用于大部分的金属(碳钢、不锈钢、铁合金等〉及非金属材料(玻璃、有机玻璃、纤维板、木材、纸张等)，尤其是其他工艺方法无法处理的超硬材料和稀有金属等。广泛应用于:汽车、冶金、电气仪表、微电子、五金、机械制造、装饰装潢、包装、印刷、交通运输、制药、卷烟、纺织、服装等行业。激光打孔(包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等)、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜处理、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等。在国外，激光主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光技术在我国经过40多年的发展，取得了很大的成果，并用于生产实践，为传统产业的技术改造解决了许多问题，但仍然存在一些不足，如科研成果转化为生产的能力差，激光加工系统的核心部件激光器的品种少、技术落后，激光加工设备的可靠性、安全性、配套性较差，难以满足工业生产的需要。2.研究目的主要研究飞秒激光与固体材料相互作用时，激光能量在材料表面被吸收以及能量在材料内部传导直至材料损伤的方式，以及不同激光参数对作用效果的影响，并进行了飞秒激光与金属和半导体材料相互作用的实验研究，目的是更好的指导实践。二、主要内容、要求、方法、步骤：（一）内容摘要第一章绪论1.1光概念和量子光学的建立和发展1.2光与物质相互作用的研究进展及意义第二章飞秒激光与固体材料相互作用机理研究2.1激光、飞秒激光、相对论2.2激光、飞秒激光与物质相互作用2.3飞秒激光与固体材料相互作用的物理过程2.4飞秒激光与电介质的相互作用2.5飞秒激光与半导体的相互作用2.6飞秒激光与金属的相互作用第三章飞秒激光与固体材料相互作用理论3.1飞秒激光与固体材料相互作用理论模型及模拟计算分析3.2飞秒激光与固体材料相互作用主要影响因素及分析第四章飞秒激光与固体材料相互作用实验研究4.1飞秒激光处理镇基单晶高温合金的实验研究4.2飞秒激光加工单晶硅的实验研究第五章结束语参考文献（二）要求1.在写作中紧密联系专业方向己知的知识水平；2.选题范围明确，可操作；3.搜集大量与选题相关的文献资料，熟悉掌握研究背景及发展趋势；4.要求写作过程中持有严谨端正的态度；（三）方法1.案例分析法（四）步骤1、确定选题，搜集相关资料；2、开题并撰写开题报告；3、搜集资料，开展研究，形式与写作提纲；4、深入研究，形成论文初稿；5、论文修改、定稿、答辩。三、计划进度：（一）准备阶段1、2014-2015学年夏学期第1周选题；2、2014-2015学年夏学期第2、3周对选题讨论及更改；3、2014-2015学年夏学期第5周开题并填写开题记录表，下达任务书。（二）写作阶段1、2015-2016学年秋学期1-10周搜集、整理资料，进行论文的初稿撰写；2、2015-2016学年秋学期11-13周对初稿进行修改检查；3、2015-2016学年春学期1-5对论文的二稿、三稿进行检查修改，并在第2周周末进行中期检查；4、2015-2016学年春学期6-7周完成论文撰写，送审查重，准备论文答辩。（三）答辩阶段根据系部及学校安排等待答辩。四、主要参考文献：[1]郭云香.非线性介质中光与物质相互作用的量子纠缠特性[D].太原科技大学,2009.[2]刘洋.光子晶体慢光与物质的相互作用[D].上海交通大学,2010.[3]李晓.从视觉层面研究室内装饰材料的表现与应用[D].中央美术学院,2006.[4]邓素辉.激光与物质相互作用的热效应研究[D].江西师范大学,2006.[5]潘瑞芹.激光与有机分子体系的相互作用[D].山东师范大学,2004.[6]刘元好.光子晶体中光与物质相互作用的非线性效应[D].山东师范大学,2004.[7]陈智辉.微纳光子结构中的光子操控与光伏特性研究[D].北京邮电大学,2012.[8]金钻明.光与电子自旋相互作用及其超快动力学特性的研究[D].上海大学,2013.[9]王玉波.光与物质相互作用系统中的量子纠缠和保真度[D].长春理工大学,2011.[10]叶佩弦,张道中.激光与物质相互作用的研究[J].中国科学院院刊,1986,04:302-306.[11]黄庆举.激光与物质相互作用的研究进展[J].科技创新与应用,2014,18:48-49.[12]陈笑.高功率激光与水下物质相互作用过程与机理研究[D].南京理工大学,2004.[13]兰秀风.光与生物组织相互作用的光谱学特性研究[D].南京理工大学,2005.[14]树华.用红外光和X射线组合研究光与物质相互作用[J].物理,2012,12:822.[15]方德声.光与物质的相互作用研究[J].科学,2008,01:62.[16]邵伟伟.光折变表面波及其在表面等离子体激元长程传播中的应用[D].南开大学,2010.文献综述：在有关光的产生和探测的实验中，都要涉及到电磁波与物质的相互作用。例如用物理光学方法，研究在外场作用下各种团体材料如金属、合金、半导体、薄膜、磁性材料等等表现出来的宏观光学性质，以及相联系的电子态结构，如晶格振动、能带的带内和带间跃迁，光散射、偏振和弛豫等物理光学过程。光场与物质相互作用可以产生各种光学现象，如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋光以及物质受激辐射等，通过分析研究这些光学现象，可以提供原子、分子及晶体结构等方面的大量信息。光与物质的相互作用问题已经成为光学的主要研究课题之一。在量子力学产生之前，描述电磁场与原子的互作用，采用偶极矩近似，即把光视为波动，原子在其驱动下振动，类似一偶极子。量子力学产生后，有所谓的半经典方法描述这种相互作用，即用量子力学处理场，而用经典方法处理原子;或用量子力学描述原子，用经典波动描述场，在一定范围内，半经典理论不失为一种简便而又有较高精确度的方法。但是却不能解释自发辐射、激光的光子统计和线宽等问题。近来许多新的实验，如共振荧光和光的压缩态等非经典行为，都必须用金量子理论来处理。随着光学科学的发展，人们逐步地对光的量子特性及其与物质(包括电子以光子自身)的相互作用进行了深入的研究。在场与物质相互作用的量子系统中，描述场与原子相互作用的著名Jaynes-Cummings模型是研究得最为广泛的模型之一。该模型的基本特点是，对于许多非经典效应，如场的亚Poisson统计，反聚束和场的周期崩塌与复苏等非经典效应，都可以给出很好的理论预测。为了进一步完善光与原子相互作用的量子理论，人们又对J-C模型作了各种各样的推广，并对各推广的J-C模型的求解进行了系统的研究，近几年来，随着量子变换理论进一步完善，对求解各推广的J一c模型的研究义有了新的进展。这些研究使人们对光的本质特性的认识有了重大飞跃。20世纪80年代以来，光场与原子、分子、纳米颗粒、分子器件、半导体微器件和介观器件等系统的相互作用研究，已经成为现代科学技术诸多领域的重要研究内容。由于超短脉冲高功率激光系统的建立和发展，使得激光与原子、分子、离子、自由电子、团簇CClus也r)以及等离子体的相互作用研究进入到一个全新的高度非线性的强场范围，并将光与物质的相互作用研究深人到原子核层次甚至用于研究真空性质，形成强场物理这→全新的光物理学科分支。指导教师意见：签字：年月日注：指导教师意见填写是否同意学生进入本科毕业论文环节。