(完整版)哈工大激光原理考研试题
三．光泵浦的四能级系统的跃迁如图所示。已知激发速率W 14为
1×108s -1，能级的平均寿命τ32为0.1μs ，无辐射跃迁S 21为激发速
率W 14的5倍，激光上下能级的统计权重相等；激光上能级的粒子数密度是激光下能级的2倍，腔内只存在一个l 振荡模，考虑光的损耗。（20分）
(1) 根据能级图列出完整的速率方程组； (2) 计算受激发射几率W 32和受激吸收几率W 23的大小；
(3) 各能级总粒子数密度为8×1015cm -3，根据
S 43>>W 14假设E 4能级上粒子数密度为0，计算反转粒子数密度。
四． 已知CO 2激光器的波长为10.6μm ，已知CO 2的分子量为44，气体的温度为704K ，
激光上下能级统计权重相等。（15分）
(1) 热平衡状态下，激光上能级的粒子数为n 3，激光下能级的粒子数为n 2，计算
32ln n n ??
???
值； (2) 计算谱线的非均匀加宽?νD ；
(3) 如果自然加宽谱线宽度为2MHz ，碰撞加宽谱线宽度为5MHz ，试判断该激光器是否可能采用兰姆凹陷稳频，并说明理由。
五． 试推导出近轴光线在对称共焦腔中往返两次的光线传播矩阵，并分析其稳定性
（10分）
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六．画图说明什么是虚共焦非稳腔；求出其共轭像点，并说明其自再
现波形特点。（10分）
七．设高斯光束的共焦参数为f ，在过束腰且垂直于光束对称轴Oz 的直线上取A 、B
两点并使AO ＝BO ＝f 。证明：若以轴线上任一点P 处的高斯光束的波阵面曲率半径为直径作圆，此圆必定过A 、B 两点。（15分）
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哈工大机械原理考研-习题
1 例2-10 在例2-10图所示中，已知各构件的尺寸及机构的位置，各转动副处的摩擦圆如图中虚线圆，移动副及凸轮高副处的摩擦角为?，凸轮顺时针转动，作用在构件4上的工作阻力为Q 。试求该图示位置： 1． 各运动副的反力（各构件的重力和惯性力均忽略不计）； 2． 需施加于凸轮1上的驱动力矩1M ； 3 ． 机构在图示位置的机械效率η。 例2-10 解题要点： 考虑摩擦时进行机构力的分析，关键是确定运动副中总反力的方向。为了确定总反力的方向，应先分析各运动副元素之间的相对运动，并标出它们相对运动的方向；然后再进行各构件的受力分析，先从二力构件开始，在分析三力构件。 解：选取长度比例尺l μ(m/mm)作机构运动简图。 1． 确定各运动副中总反力的方向。如例2-10(a)图，根据机构的运动情况和力的平衡条件，先确定凸轮高副处的总反力12R 的方向，该力方向与接触点B 处的相对速度21B B v 的方向成090?+角。再由51R 应切于运动副A 处的摩擦圆，且对A 之矩的方向与1ω方向相反，同时与12R 组成一力偶与1M 平衡，由此定出51R 的方向；由于连杆3为二力构件，其在D ，E 两转动副受两力23R 及43R 应切于该两处摩擦圆，且大小相等方向相反并共线，可确定出23R 及43R 的作用线，也即已知32R 及34R 的方向线；总反力52R ，应切于运动副C 处的摩擦圆，且对C 之矩的方向应与25ω方向相反，同时构件2受到12R ，52R 及32R 三个力，且应汇交于一点，由此可确定出52R 的方向线；滑块4所受总反力54R 应与45v 的方向成090?+角，同时又受到34R ，54R 及Q 三个力，也应汇交于一点，由此可确定出54R 的方向线。 2． 求各运动副中总反力的大小。 分别取构件2，4为分离体，列出力平衡方程式 构件2 1232520R R R ++= 构件4 34540R R Q ++=
华中科技大学激光原理2002-2015历年真题
华科考研激光原理2002--2015真题 2015年（839） 一、简单 1、激光产生的必要条件？ 2、激光的四种特性？选择一种说明其用途 3、谐振腔的稳区图，并写明稳定腔和非稳腔的位置 4、四能级系统速率方程和图示 二、共焦腔与一般稳定腔的对应计算 三、行波腔的均匀加宽和多普勒加宽的最大输出功率计算 四 2015激光原理（900） 一、简答题 1、△n 大于0，激光器是否能够产生自激振荡？ 2、光学谐振腔的结构和作用 3、共焦腔与一般腔的等价性 4、均匀加宽与非均匀加宽的特点 5、连续激光器从开始振荡到产生稳定输出增益系数的变化情况 6、光学模式以及横模和纵模 二、三能级四能级的本质区别，以及为什么四能级更容易产生粒子数反转
三、三能级能级示意图，速率方程 四、稳定腔，非稳腔，临界腔计算判断(很简单) 五，光线传输矩阵相关的题 2014年 一.解释题 1.描述自然加宽和多普勒加宽的成因，说明他们属于什么加宽类型。(15) 2.描述一般稳定腔和对称共焦腔的等价性。(15) 3.增益饱和在连续激光器稳定输出中起什么作用？ 谱线加宽是怎样影响增益饱和特性的？(15) 4.说明三能级系统和四能级系统的本质区别，哪个系统更容易形成粒子数反转，为什么?(15) 二．解答题 1. 一个折射率为η,厚度为d 的介质放在空气中，界面是曲率半径为R 的凹面镜和平面镜。 （1）求光线从空气入射到凹面镜并被凹面镜反射的光线变换矩阵。 （2）求光线从凹面镜进入介质经平面镜反射再从凹面镜射出介质的光线变换矩阵。 （3）求光线从凹面镜进入介质再从平面镜折射出介质的光线变换矩阵。(25) 2. 圆形镜共焦腔的腔长L=1m ，（1）求纵模间隔q υ?，横模间隔m υ?,n υ?. (2)若在增益阈值之上的增益线宽为60Mhz ，问腔内是否可能存在两个以上的纵模震荡，为什么？(25) 3. 虚共焦型非稳腔的腔长L=0.25m ，由凹面镜M1和凸面镜M2组成，M2的曲率半径和直径为m R 12-=,cm a 322=,若M2的尺寸不变，要求从M2单端输出，则M1的尺寸为多少；腔的往返放大率为多少。(20) 4. 某连续行波激光放大器，工作物质属于均匀加宽型，长度是L ，中心频率的小信号增益为m G ，初始光强为0I 中心频率饱和光强为s I ，腔内损耗系数为i α (m i G <<α),试证明有：
激光原理与应用课试卷试题答案
激光原理及应用[陈家璧主编] 一、填空题（20分，每空1分） 1、爱因斯坦提出的辐射场与物质原子相互作用主要有三个过程，分别是（自发辐射）、（受激吸收）、（受激辐射）。 2、光腔的损耗主要有（几何偏折损耗）、（衍射损耗）、（腔镜反射不完全引起的损耗）和材料中的非激活吸收、散射、插入物损耗。 3、激光中谐振腔的作用是（模式选择）和（提供轴向光波模的反馈）。 4、激光腔的衍射作用是形成自再现模的重要原因，衍射损耗与菲涅耳数有关，菲涅耳数的近似表达式为（错误！未找到引用源。），其值越大，则衍射损耗（愈小）。 5、光束衍射倍率因子文字表达式为（错误！未找到引用源。）。 6、谱线加宽中的非均匀加宽包括（多普勒加宽），（晶格缺陷加宽）两种加宽。 7、CO2激光器中，含有氮气和氦气，氮气的作用是（提高激光上能级的激励效率），氦气的作用是（有助于激光下能级的抽空）。 8、有源腔中，由于增益介质的色散，使纵横频率比无源腔频率纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫做（频率牵引）。 9、激光的线宽极限是由于（自发辐射）的存在而产生的，因而无法消除。 10、锁模技术是为了得到更窄的脉冲，脉冲宽度可达（错误！未找到引用源。）S，通常有（主动锁模）、（被动锁模）两种锁模方式。 二、简答题（四题共20分，每题5分） 1、什么是自再现？什么是自再现模？ 开腔镜面上的经一次往返能再现的稳态场分布称为开腔的自在现摸 2、高斯光束的聚焦和准直，是实际应用中经常使用的技术手段，在聚焦透镜焦距F一定的条件下，画出像方束腰半径随物距变化图，并根据图示简单说明。 3、烧孔是激光原理中的一个重要概念，请说明什么是空间烧孔？什么是反转粒子束烧孔？ 4、固体激光器种类繁多，请简单介绍2种常见的激光器（激励方式、工作物质、能级特点、可输出光波波长、实际输出光波长）。 三、推导、证明题（四题共40分，每题10分）
2020哈工大机械考研经验分享
2020哈工大机械考研经验分享 机械已上岸，回想自己之前考研的这年，不得不承认确实是十分辛苦，需要付出很多努力，但同时也不要害怕，考研没到拼智力的阶段，还是属于只要踏实努力就可以成功的。考上哈工大对自己的未来帮助都是非常大的，同样有利于个人能力的提升，所以大家加油吧，接下来我分享一些我自己的专业课备考经验，希望对大家有用。 839机械设计基础包含机原机设两本书，所以要复习的内容较多，考试题量又较大，机械原理均为大题，未出现过超纲，有的题需要对知识有深入的理解（比如凸轮、齿轮），不像大学期末考试那么简单。这些正式开始之前哈工大的研究生学长就已经跟我提到了，所以他直接给我推荐了他去年考研报名的爱考宝典的在线专业课一对一辅导班，他说爱考的老师讲课很棒，重点突出，不会拖泥带水，并且随时给学生答疑。我报名过后发现也确实如此，很多地方经老师一点拨就懂了。机械设计考察范围较广，有的年份有超纲现象存在，但还是有重点的，超纲部分也是和大纲内部分有联系的，比如考过制动器是超纲的，但与带传动有联系，考过联轴器是超纲的，但是主要考察的是螺栓连接。机原机设考纲内的但不常考的内容可以不经常看，但是必须要看并理解，不要抱有侥幸心理。机原的瞬心法、摩擦受力也不常考，但是这种考纲内的题不会还是非常可惜的。准备时间的话我建议不要晚于7月，最好不要晚于6月，专业课所需要投入的时间和精力不比数学少。 初试除了政治，其他三科我认为还是以真题为主，刚开始做真题的时候主要从真题中学习，了解真题的重点，把握做题时间，入门之后数学专业课就要掐时间成套做题了，当然英语政治在后期也要掐时间做套题掌握时间。 关于复试。哈工大机械笔试200分面试150分，笔试还是非常重要的，笔试至少复习6门课，内容很多，因此初试以后越早复习越好。我当时初试刚考完，爱考宝典的老师就联系我了，他跟我约定了3天后开始准备复试，笔试的复习仍然是以真题为主，把真题吃透之后有时间再看别的，然后老师给我讲了往年笔试他分析的一些常考点。面试是五个环节模块化面试，除了第一环节以外老师不会知道你的本科学校，所以本科不好项目少的同志不用慌，只要有复试要求的能力就好。这里再提一句哈工大复试时间往往是全国复试最早的院校之一，所以必须抓紧时间准备复试。 最后，祝大家考研成功。作为过来人，希望你们坚持到底，脚踏实地。
华中科技大学激光原理考研题库及复习资料
华中科技大学《激光原理》考研题库及答案 1．试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000m ，ν=3000MHz 的光，每秒从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？ 答：粒子数分别为：188346 341105138.210 31063.6105.01063.61?=????=? ?= =---λ ν c h q n 23 9 342100277.510 31063.61?=???==-νh q n 2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1 ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？ 答：（1）(//m n E E m m kT n n n g e n g --=）则有：1]300 1038.11031063.6exp[2393412≈?????-==---kT h e n n ν （2）K T T e n n kT h 36 23834121026.61.0]1011038.11031063.6exp[?=?=???????-==----ν 3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？ 答：（1）1923 18 1221121011.3]2700 1038.11064.1exp[4----?=???-?=?=??n n e g n g n kT h ν 且202110=+n n 可求出312≈n （2）功率＝W 918810084.51064.13110--?=??? 4．(1)普通光源发射λ＝0.6000 m 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体
激光原理复习题答案
激光原理复习题 1. 麦克斯韦方程中 0000./.0t t μμερε????=-???????=+????=???=?B E E B J E B 麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的在矛盾和运动；不仅电荷和电流可以激发电磁场，而且变化的电场和磁场也可以相互激发。在方程组中是如何表示这一结果？ 答：（1）麦克斯韦方程组中头两个分别表示电场和磁场的旋度，后两个分别表 示电场和磁场的散度； (2) 由方程组中的1式可知,这是由于具有旋度的随时间变化的电场(涡旋 电场),它不是由电荷激发的,而是由随时间变化的磁场激发的; (3)由方程组中的2式可知，在真空中，,J =0，则有 t E ??=? 00B *εμ ；这表明了随时间变化的电场会导致一个随时间变化的磁场；相反一个空间变化的磁场会导致一个随时间变化的电场。这 种交替的不断变换会导致电磁波的产生。 2, 产生电磁波的典型实验是哪个？基于的基本原理是什么？ 答：产生电磁波的典型实验是赫兹实验。基于的基本原理：原子可视为一个偶 极子，它由一个正电荷和一个负电荷中心组成，偶极矩在平衡位置以高频做周期振荡就会向周围辐射电磁波。简单地说就是利用了振荡电偶极子产生电磁波。 3 光波是高频电磁波部分，高频电磁波的产生方法和机理与低频电磁波不同。对于可见光围的电磁波，它的产生是基于原子辐射方式。那么由此原理产生的光的特点是什么？ 答：大量原子辐射产生的光具有方向不同，偏振方向不同，相位随机的光，它们是非相干光。 4激光的产生是基于爱因斯坦关于辐射的一般描述而提出的。请问爱因斯坦提出了几种辐射，其中那个辐射与激光的产生有关，为什么？ 答：有三种：自发辐射，受激辐射，受激吸收。其中受激辐射与激光的产生有 关，因为受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率，相同的发射 方向，相同的偏振态和相同的相位，是相干光。
《激光原理》本科期末考试试卷及答案
系、班 姓 名 座 号 ………………密……………封……………线……………密……………封……………线………………… 华中科技大学2012年《激光原理》期末试题(A) 题 号 一 二 三 四 总分 复核人 得 分 评卷人 一. 填空: （每孔1分，共17分） 1. 通常三能级激光器的泵浦阈值比四能级激光器泵浦阈值 高 。 2. Nd:Y AG 激光器可发射以下三条激光谱线 946 nm 、 1319 nm 、 1064 nm 。其 中哪两条谱线属于四能级结构 1319 nm 、 1064 nm 。 3. 红宝石激光器属于 3 几能级激光器。He-Ne 激光器属于 4 能级激光器。 4. 激光具有四大特性，即单色性好、亮度高、方向性好和 相干性好 5. 激光器的基本组成部分 激活物质、 激光谐振腔 、 泵浦源 。 6. 激光器稳态运转时，腔内增益系数为 阈值 增益系数,此时腔内损耗激光光子的速率和生成激光的光子速率 相等. 7. 调Q 技术产生激光脉冲主要有 锁模 、 调Q 两种方法。 二、解释概念：（共15分，每小题5分）(选作3题) 题 号 一 二 三 合计 得 分 1. 基模高斯光束光斑半径： 激光光强下降为中心光强21 e 点所对应的光斑半径. 2. 光束衍射倍率因子 光束衍射倍率因子= 角 基膜高斯光束远场发散基膜高斯光束束腰半径实际光束远场发散角 实际光束束腰半径?? 3. 一般稳定球面腔与共焦腔的等价关系： 一般稳定球面腔与共焦腔的等价性：任何一个共焦腔与无穷多个稳定球面腔等价； 任何一个稳定球面腔唯一地等价于一个共焦腔。 三、问答题：（共32分，每小题8分） 题 号 一 二 三 四 合计 得 分 1. 画出四能级系统的能级简图并写出其速率方程组 ()()()() Rl l l l l N N n f f n dt dN n n n n n A n W n s n dt dn S n S A n N n f f n dt dn A S n W n dt dn τυννσυννσ-???? ??-==++++-=++-???? ??--=+-=02111220321303001010 3232121202111 222313230303 ,, W 03 A 03 S 03 S 32 S 21 A 21 W 21 W 12 E 3 E 2 E 1 E 0
哈工大机械原理考研-8章 复习思考题与习题(解)
8.4 复习思考题与习题 一、复习思考题 1． 机械平衡的目的是什么？造成机械不平衡的原因可能有哪些？ 2． 机械平衡问题分为哪几类？何谓刚性转子与柔性转子？ 3． 机械的平衡包括哪两种方法？它们的目的各是什么？ 4． 刚性转子的平衡设计包括哪两种设计？ 5． 刚性转子的平衡试验机平衡精度；它们各需要满足的条件是什么？ 6． 挠性转子动平衡的特点和方法有哪些？ 7． 什么是平面机构的完全平衡法？它有何特点？ 8． 什么是平面机构的部分平衡法？为什么要这样处理？ 二、习题 题8-1在图示的盘形回转体中，有四个偏心重量位于同一回转平面内。它们的大小及其重 心至回转轴的距离分别为N Q 501=，N Q 702=，N Q 803=，N Q 1004=； mm r r 10041==，mm r 2002=，mm r 1503=，而个偏心重的方位如图所示。又设平衡 重量Q 的重心至回转轴的距离mm r 150=，试求平衡重量Q 的大小及方位。 例8-1图 解8-1图 解题要点： 刚性转子静平衡的概念和平衡条件。 解：要使盘形回转体达到平衡，应使 0=++++=∑P P P P P P 4321i 或者 04321=++++=∑r r r r r r 4321i Q Q Q Q Q Q i （1） 今计算各重径积如下： cm N r Q ?=?=500105011 cm N r Q ?=?=1400207022
cm N r Q ?=?=1200158033 cm N r Q ?=?=10001010044 取比例尺mm cm N W ?=25 μ，分别算出代表各重径积的图上长度为 mm r Q W W 20255001 11== = μ； mm r Q W W 56251400 222===μ mm r Q W W 482512003 33== = μ；mm r Q W W 4025 1000 444===μ 然后根据式（1）按向径1r ，2r ，3r ，4r 的方向依次连续作矢量1W ，2W ，3W ，4W （如解8-1图），则封闭矢量W 即代表平衡重量Q 重径积，由矢量图上量得mm W 2.32=，故得cm N W Qr W ?=?=?=8052.3225μ 已知cm r 15=，N r W Q W 6.5315 805 == ?= ∴μ 平衡重量Q 的方位角θ可由该矢量图量得或通过计算来确定 516040 5620 484213'=--=--= arctg W W W W arctg θ（由4r 4Q 沿顺时针方向量到r Q 的角）。 题8-2 一回转轴上的载荷分布如题8-3图所示，已知N Q 101=，N Q 202=；mm r 101=，mm r 52=；mm L 1001=，mm L 3002=，mm L 400=； 9012=α。如果置于平衡基 面Ⅰ和Ⅱ中的平衡重量Q '和Q ''的重心至回转轴的距离为mm r r 10=''='，求Q '和Q ''的大小及方位角。 (a) (b) (c) 题8-2图 解题要点： 刚性转子的动平衡条件及其计算。 解：1．将各重径积分解到平衡基面Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ 在平衡基面Ⅰ中各重径积的分量为
激光原理复习题(考研可参考)
第一章 电磁波 1. 麦克斯韦方程中 麦克斯韦方程最重要的贡献之一是揭示了电磁场的内在矛盾和 运动；不仅电荷和电流可以激发电磁场， 而且变化的电场和磁场 也可以相互激发。在方程组中是如何表示这一结果? 答：（1）麦克斯韦方程组中头两个分别表示电场和磁场的旋度， 后两个分别表示电场和磁场的散度; （2）由方程组中的1式可知,这是由于具有旋度的随时间变化 的电场（涡旋电场）,它不是由电荷激发的，而是由随时间变 化的磁 场激发的； ⑶由方程组中的2式可知，在真空中，，J =0，则有 *B 0 0卡 ；这表明了随时间变化的电场会 导致一个随时间变化的磁场； 相反一个空间变化的磁场会 导致一个随时间变化的电场。 这种 交替的不断变换会导致 电磁波的产生。 2, 产生电磁波的典型实验是哪个？基于的基本原理是什 么？ 答：产生电磁波的典型实验是赫兹实验。基于的基本原理：原子 可视为一个偶 极子，它由一个正电荷和一个负电荷中心组成， 偶极矩在平衡位置以高频 激光原理复习题 B 0J .E .B B t E 0 0 t / 0 0
做周期振荡就会向周围辐射电磁波。简单地说就是利用了振荡电偶极子产生电磁波。 3光波是高频电磁波部分，高频电磁波的产生方法和机理与低频电磁波不同。对于可见光范围的电磁波，它的产生是基于原子辐射方式。那么由此原理产生的光的特点是什么？答：大量原子辐射产生的光具有方向不同，偏振方向不同，相位随机的光，它们是非相干光。 4激光的产生是基于爱因斯坦关于辐射的一般描述而提出的。请 问爱因斯坦提出了几种辐射，其中那个辐射与激光的产生有关，为什么？答：有三种：自发辐射，受激辐射，受激吸收。其中受激辐射与激光的产生有关，因为受激辐射发出来的光子与外来光子具有相同的频率，相同的发射方向，相同的偏振态和相同的相位，是相干光。 5光与物质相互作用时，会被介质吸收或放大。被吸收时，光强会减弱，放大时说明介质对入射光有增益。请问增益系数是与原 子相关的哪个物理量成正比？这个物理量在激光的产生过程中 扮演什么角色？ 答：增益系数正比于反转粒子数：激光产生的必要条件之一就是原子中有反转粒子数的存在。 6在激光的产生过程中，由于光强会被不断的放大，但不会导致产生的激光也
激光原理及应用思考练习题答案
思考练习题1 1． 试计算连续功率均为1W 的两光源，分别发射λ＝0.5000μm ，ν=3000MHz 的光，每秒 从上能级跃迁到下能级的粒子数各为多少？ 答：粒子数分别为：18 8 34634110 5138.21031063.6105.01063.61?=????=? ?= =---λ ν c h q n 23 9 342100277.510 31063.61?=???==-νh q n 2．热平衡时，原子能级E 2的数密度为n 2，下能级E 1的数密度为n 1，设21g g =，求：(1)当原子跃迁时相应频率为ν＝3000MHz ，T ＝300K 时n 2/n 1为若干。(2)若原子跃迁时发光波长λ＝1μ，n 2/n 1＝0.1时，则温度T 为多高？ 答：（1）(//m n E E m m kT n n n g e n g --=）则有：1]300 1038.110 31063.6exp[2393412≈?????-==---kT h e n n ν （2）K T T e n n kT h 36238 34121026.61.0]1011038.11031063.6exp[?=?=???????-==----ν 3．已知氢原子第一激发态(E 2)与基态(E 1)之间能量差为1.64×l0－ 18J ，设火焰(T ＝2700K)中含有1020个氢原子。设原子按玻尔兹曼分布，且4g 1＝g 2。求：(1)能级E 2上的原子数n 2为多少？(2)设火焰中每秒发射的光子数为l08 n 2，求光的功率为多少瓦？ 答：（1）1923 181221121011.3]2700 1038.11064.1exp[4----?=???-?=?=??n n e g n g n kT h ν 且20 2110=+n n 可求出312≈n （2）功率＝W 918 8 10084.51064.13110--?=??? 4．(1)普通光源发射λ＝0.6000μm 波长时，如受激辐射与自发辐射光功率体密度之比 q q 激自 1 = 2000 ，求此时单色能量密度νρ为若干？(2)在He —Ne 激光器中若34/100.5m s J ??=-νρ，λ为0.6328μm ，设μ＝1，求 q q 激自 为若干？ 答：（1）
哈工大机械原理考研-第2章 复习思考题与习题
2.4 复习思考题与习题 一、思考题 1. 平面四杆机构的基本型式是什么？它有哪几种演化方法？ 2. 铰链四杆机构的曲柄存在条件是什么？曲柄滑块机构及导杆机构 等其它四杆机构的曲柄存在条件是什么？ 3. 什么是连杆机构的压力角、传动角、急回运动、极位夹角、行程速 比系数？连杆机构最小传动角出现在什么位置？如何计算连杆机构的最小传动角？极位夹角与行程速比系数的关系如何？“死点”在什么情况下出现？如何利用和避免“死点”位置？ 4. 机构运动分析包括哪些内容？对机构进行运动分析的目的是什 么？什么叫速度瞬心？相对速度瞬心和绝对速度瞬心有什么区别？如何确定机构中速度瞬心的数目？什么是“三心定理”？对机构进行运动分析时，速度瞬心法的优点及局限是什么？ 5. 什么是Ⅰ级机构、RRR 杆组、RRP 杆组、RPR 杆组、PRP 杆组、 RPP 杆组？什么是相对运动图解法及杆组法？用杆组法对连杆机构进行运动分析的依据及基本思路是什么？ 6. 何谓摩擦角和摩擦圆？移动副中总反力是如何决定的？何谓当量 摩擦系数和当量摩擦角？机械效率的计算方法有哪些？从机械效率的观点来看，机械的自锁条件是什么？ 7. 平面连杆机构设计的基本问题有哪些？ “函数机构”、“轨迹机 构”、“导引机构”的设计思想、方法是什么？按给定行程速比系数设计四杆机构的方法是什么？ 二、习题 题2-1 如题2-1图所示导杆机构中，已知mm L AB 400=， 偏距mm e 10=。试问：
1． 试判定机构是否具有急回特性，并说明理由。 2． 若滑块的工作行程方向朝右，试从急回特性和压力角两个方面判定图示曲柄的转向是否正确？并说明理由。 题2-2图 题2-3 如题图2-3所示曲柄滑块机构： 1．设曲柄为主动件，滑块朝右运动 为工作行程。试确定曲柄的合理转向， 并简述其理由； 2．若滑块为主动件，试用作图法确定 该机构的死点位置； 题2-3 3．当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角min γ。 题2-4 如题2-4 图所示齿轮-连杆组合机构中，构件3带动齿轮2(行 星齿轮)绕固定齿轮1(中心轮)转动，试用速度瞬心图解法求图示位置构件2与4的传动比2424/i ωω=。 题2-1图
考研 华科激光原理考研题2002-2014
华科考研激光原理2002--2014真题 2013年 一、简答： 1.说出激光器的两种泵浦方式，并分别举个例子。 2.什么是空间烧孔？并说明对激光器模式的影响。 3.试写出二能级的速率方程。并证明二能级不能产生自激震荡（设f1=f2）。 4.说出三种粒子跃迁的方式。并给出各自的特点。 5.什么是增益饱和，在激光器增益中的作用。 二、 三、就是那个三个镜的三角环形腔，周版书上的原题，求腔的稳定性。 四、激光模式的匹配。两个平凹腔，分别给出腔长和半径，先计算稳定性，再求透镜放在两腔之间什么地方以及透镜的焦距才能实现两高斯光速的匹配。五、大信号增益。 （1）给出初始光强I0>> 饱和光强Is，和腔长L求输出光强； （2）求极限光输出功率（单位输出面积的）。 2012年 题型：简答题5个，一个10分。计算4个，一个25分。 一、简答： 1，什么是兰姆凹陷，说明形成条件。 2，何为激光模式，解释横模、纵模。
3，反转粒子数密度大于零时，是否能形成稳定振荡，说明理由。 4，非均匀加宽和均匀加宽各有什么特点？ 5，高斯光束有什么特点？ 二、计算： 1、某谐振腔中除两反射镜外所有光学元件的矩阵元是(A B C D)（2*2矩阵），求证其稳定性条件为0 2011年 一、简要回答下列问题 1.什么是对称共焦腔与一般稳定球面腔的等价性？ 2.简要描述三能级和四能级系统形成反转粒子数的区别，三能级系统形 成反转粒子数为什么比四能级系统要困难，试举例三能级和四能级激 光器各一种，并说明波长。 3.简述非稳腔的优缺点，画出实共焦望远镜的几何自再现波形。 4.分析均匀加宽固体激光器的模式竞争。 二、求所示谐振腔的稳定性 三、一种三能级系统激光器，其S32=5*106s-1, S21=0, A21=3*102s-1, A31=3*106 s-1, g1=g2, 腔只存在一个谐振模，不计各种损耗： a）求在外界泵浦情况下，该激光器的激光形成过程； b）列出完整的速率方程； c）稳态时，如果介质激光上下能级粒子数相等，则应为多少？ 2006-2007学年 第1学期 《激光原理与技术》B 卷 试题答案 1． 填空题(每题4分)[20] 激光的相干时间τc 和表征单色性的频谱宽度Δν之间的关系为___1c υτ?= 一台激光器的单色性为5x10-10，其无源谐振腔的Q 值是_2x109 如果某工作物质的某一跃迁波长为100nm 的远紫外光，自发跃迁几率A 10等于105 S -1，该跃迁的受激辐射爱因斯坦系数B 10等于_____6x1010 m 3s -2J -1 设圆形镜共焦腔腔长L=1m ，若振荡阈值以上的增益线宽为80 MHz ，判断可能存在_两_个振荡频率。 对称共焦腔的 =+)(2 1 D A _-1_，就稳定性而言，对称共焦腔是___稳定_____腔。 2. 问答题(选做4小题，每小题5分)[20] 何谓有源腔和无源腔如何理解激光线宽极限和频率牵引效应 有源腔：腔内有激活工作物质的谐振腔。无源腔：腔内没有激活工作物质的谐振腔。 激光线宽极限：无源腔的线宽极限与腔内光子寿命和损耗有关：122' c R c L δ υπτπ?= = ；有源腔由于受到自发辐射影响，净损耗不等于零，自发辐射的随机相位造成输出激光的线宽极限 220 2()t c s t out n h n P πυυυ?= ?。 频率牵引效应：激光器工作物质的折射率随频率变化造成色散效应，使得振荡模的谐振频率总是偏离无源腔相应的模的频率，并且较后者更靠近激活介质原子跃迁的中心频率。这种现象称为频率牵引效应。 写出三能级和四能级系统的激光上能级阈值粒子数密度，假设总粒子数密度为n ，阈值反转粒子数密度为 n t. 三能级系统的上能级阈值粒子数密度22 t t n n n += ；四能级系统的上能级阈值粒子数密度2t t n n ≈。 产生多普勒加宽的物理机制是什么 多普勒加宽的物理机制是热运动的原子（分子）对所发出（或吸收）的辐射的多普勒频移。 均匀加宽介质和非均匀加宽介质中的增益饱和有什么不同分别对形成的激光振荡模式有何影响 均匀加宽介质：随光强的增加增益曲线会展宽。每个粒子对不同频率处的增益都有贡献，入射的强光不仅使自身的增益系数下降，也使其他频率的弱光增益系数下降。满足阀值条件的纵模 第1页 哈尔滨工业大学 共4页 二O—O年硕士研究生入学考试试题 考试科目：激光原理报考专业：物理电子学 考试科目代码：[817 ] 是否允许使用计算器：[是] 考生注意：答案务必写在答题纸上，并标明题号。答在试题上无效。 物理常数： 真空中光速c=3x 108[m/s] 普朗克常数h=6.626x 10-34[j?s] 电子电荷e=1.6x 10-19[c] 玻耳兹曼常数k=1.38 X0-23 [J/K] 一?填空(每空2分，共40分，按(1)、(2)……(20)顺序写在答题纸上) 1 ?频率为v温度为T的黑体辐射光源的光子简并度n=[ (1)]，模密度n v= [ (2)] 2. 红宝石激光器常用的发射波长为[⑶]nm ,其激光形成过程包括：Cr3+的受激吸收、 [(4)]、粒子数反转状态的形成、[(5)]、受激发射、在谐振腔的作用下产生激光。 3?增益饱和的物理机制为：当激光腔内光强I v增加时，由于强烈的受激发射导致[⑹] 减小，致使增益系数下降。均匀加宽工作物质的增益饱和为增益曲线[(7)];非均匀加宽工作物质的增益饱和为增益曲线[(8)]。 4?若某激光器的损耗系数为0.1cm-1，贝U达到激光振荡的阈值条件时增益系数G二 第2页[(9) ] cm-1;当四能级系统的受激发射截面为5X10-15cm2时，激光上能级粒子数密 共4页 度阈值n3t?(10) ］cm-3。 5?无源腔损耗描述参数中，光子的平均寿命T R与平均单程损耗因子S 的关系式为：［(11)］，品质因数(Q值)与光子的平均寿命T R的关 系式为：［(12)］ 6. 某高斯光束焦参数为f=1m，将焦距F=1m的凸透镜置于其腰右方l=2m处，计算经透 镜变换后的像光束的焦参数f为［(13)］及其腰距透镜的距离I为［(14)］。 7. 任意一个共焦球面腔与［(15)］个稳定球面腔等价；任一满足稳定性条件的球面腔 ［(16)］等价于某一个共焦腔。 8. 选横模的物理基础是：不同横模的［(17)］损耗不同，高阶横模比基模损耗［(18)］， 以此来抑制高阶横模，而只保留TEM 00模。 9. 激光工作物质的净增益线宽内包含有(2N+1)个纵模，假设各个纵模振幅均相等为E o, 如果锁模输出，其两个主脉冲(极大值)之间的时间间隔为［(19)］，锁模脉冲宽度为［(20)］。 二.简要回答下列问题(每题4分，共40分) 1. 原子的受激发射概念、受激发射系数和受激发射几率之间的关系式。 2. 什么是激光？与荧光光源相比激光有哪些特性？ 3. 三能级系统的缺点。 4. 激光为什么具有很好的单色性？ 5. 原子谱线非均匀加宽的特点、类型和线型。 6. 均匀加宽激光器中模的竞争概念。 7. 简述描述高斯光束的(f，z)参数、(3，R)参数、q参数之间的关系 8. 简述激光行波放大器设计中要重点考虑的几个问题。 9 .声光调Q工作原理。 第一关（不重要） 1.中文自我介绍，主要说一下自己大一干了什么，大二干了什么，大三干了什么，证书什么的就不用 说了，简历上有 2.文章的复述，文章大意结构搞清楚，记住一些关键词就行了 第二关：英语能力（重要） 1.自我介绍 2.Talk sth about TV programme，animal，music，picture，book ，USA,what is your favorite sport? 也有可能会问你简历里提到的东西，when it comes to ...句型，积累老师可能问的话题，找模板，当忘记说什么的时候，用“sth just came into my mind and went out the other side。Em...okey,I was trying to say that...老师也可能不会问抽到的问题，也可能会问下面问题 1你父母是做什么工作的？ ?回答：my mother is a kindgarten teacher,in my eyes,she is kind and patient;my father is a worker ? 1.Where there is a will,there is a way; ? 2.How are you feeling today? ?Could not be better ?口语。今年面试流程改进了，更合理。在外面准备一个话题，我的话题是Talk?something?about?electricity，?准备5分钟，进去后叙述。但进去后老师先让我自我介绍。我就开始背，老师听了一会，就把我打断了，估计知道我是早有准备。接着，她让我 Talk?something?about?my?parents,why?do?you?choose?HIT等。最后让我叙述门外准备的话题，一般1~2分钟为宜（3~4句）。放松一些，说错了也没什么，重要的是你要开口说，能把词汇说清楚，语法次要的。然后我说了一些其作用，但是忘了创新这个词，卡壳了，刚好时间到，开 第三关：逻辑能力测试（一般） 此关为三选二，题不难，要说出推理过程， 我选了一道是推理题，由题设推给出三个结论，问有多少正确；另外一道是削弱题，给出题设，问那个选项为真可以质疑题设。 第四关：工程实践（难） 1.下水道的水管里通常有很多的废物产生的臭气,如何设计漏水的漏斗,使得当倒掉水时,水可以流出 去,当没有水时,漏斗又可以阻止臭气上涌。。。弹簧+活塞 2.设计一个装置,使水井的那个绕绳子的辊子在将水桶提上来的时候,不会因为提水的人突然没有劲, 而发生倒转。棘轮在自行车中棘轮机构用于单向驱动，在手动绞车中棘轮机构常用以防止逆转 3.设计一个自动喷水机，可以实现根据土壤湿度自动调整喷水时间和喷水次数 4.乒乓球自动发球装置。我直接想起小时候玩的那种玩具枪，拽一下打一枪那个，发直球，发旋球， 以一定的速度与频率 5.鱼缸放久了，里面很脏，设计一个装置，不把水倒出完成清理工作 6.一个转轴，由电机控制，要求实现正反转360度，而且是到极限位置就反转 7.设计一个便于携带的脸盆 8.自动门，人来便开，人走便关 9.移动光盘，一个桌子上有一摞光盘，设计一个装置，移动到另外一个桌子上 10.但今年我的题是：给一个系统传动图，说明一下传动过程。反正我对题目理解不是很好，有些概念 也没弄清楚。我进去后，很老实的跟老师说，我没弄懂那个概念，请教一下老师。老师还是挺好的，通俗的解释了一下，大概意思就是让我说说怎样实现传动和运动的。我选的是一个截板机，我就解释一下怎样实现由电机的转动转变成工作台的转动及横向进给、纵向进给的直线运动（齿轮齿条， 第6章 其它常用机构 189 第6章 其它常用机构 6.1 基本要求 1． 掌握棘轮机构的工作原理、类型、特点、应用。 2． 掌握槽轮机构的组成、工作原理、类型和应用。 3． 掌握槽轮机构的运动系数、运动特性及槽轮机构几何尺寸的计算。 4． 掌握单万向联轴节的结构和运动特性；掌握双万向联轴节的结构和运动特性；万向联轴 节的应用。 5． 了解不完全齿轮机构、螺旋机构、凸轮式间歇运动机构、非圆齿轮机构的工作原理及运 动特点。 6.2 内容提要 一、本章重点 本章重点是棘轮机构、槽轮机构和万向铰链机构的组成、运动特点及其运动设计的要点。 1．棘轮机构 齿式外啮合棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪和机架组成。可将主动摇杆连续往复摆动变换为从动棘轮的单向间歇转动。其棘轮轴的动程可以在较大范围内调节，且具有结构简单、加工方便、运动可靠等特点。但冲击、噪音大，且运动精度低。 了解其他形式的齿式棘轮机构和摩擦式棘轮机构的工作原理和运动特点。 （1） 棘轮转角的调节方法。常用棘轮转角的调节方法有： 1） 改变摆杆摆角； 2）利用棘轮罩遮盖部分棘齿。 （2）棘轮机的设计要点。 1）棘轮齿轮z 和棘爪数目j 的确定：棘轮齿数z 由棘轮的最小转角min ?来确定，即min 2z π?≥>，最常用的棘爪数目j =1，但当棘爪摆杆的摆角小于棘轮的齿距角360/z ?时，必须采用多棘爪的棘轮机构，一般取j =1~3。 2）棘轮的模数m 和齿距p 的确定：即m=d a /z ，p m π=，其中d a 为棘轮的齿顶圆直径。 3）棘轮齿面倾斜角α的确定：棘轮齿面倾斜角α为齿面与轮齿尖向径的夹角。为了使棘爪能顺利地进入棘轮齿间，则要求齿面总作用力R 对棘爪轴心的力矩方向应迫使棘爪进入棘轮齿底，即应满足条件：0α?>其中?为摩擦角。 4）棘轮齿形的选择：棘轮的齿形有双向作用的齿形和单向作用的齿形两种。双向作用的齿形一般都制成矩形，相应棘爪制成可翻转的或可提升并可转180°的。而单向作用的齿形通常都用锐角齿形，其齿形角一般根据铣刀角度决定。常用60°或55°，相应棘爪可制成 哈工大考研-机械-09年真题 一．填空题（每空1分，共20分） 1.在短圆柱滚子轴承，推力球轴承，圆锥滚子轴 承，调心球轴承和深沟球轴承5类轴承中，--------能很好地承受径向载荷与轴向载荷的联合作用；而-------则具有更好的调心作用。 2.圆柱蜗杆传动中，当蜗杆主动时，蜗杆的头数z越多，其传动啮合效率------；蜗杆传动的自锁条件为-------，蜗杆的头数z越小，越容易自锁。 3.圆柱形拉-压螺旋弹簧，若取载荷F，中径D2 和弹簧材料不变，把弹簧直径d和工作圈数n 都增大到2倍，其变形v约为-------。 4.多级齿轮传动减速器中传递的功率是一定的， 但由于低速轴的转速------而使得该轴传递的扭矩------，所以低速轴的直径要比高速轴的直径粗得多。 5.带传动采用张紧轮的目的是------------------ 6.双头螺栓连接和螺钉连接常常用于被连接件 较厚而不宜钻通孔的场合，其中双头螺柱连接则用于---------的场合，而螺钉连接则用于--------的场合。 7.轮系运转时，如果各齿轮的轴线的位置都固定 不动，则称之为--------；轮系运转时，至少有一个齿轮轴线的位置不固定，而是绕一固定轴线回转，则称该轮系为-------； 按照自由度数目的不同，又可将周转轮系分为--------和---------。 8.在同样材料条件下，三角形螺纹的摩擦力矩--------矩形螺纹的摩擦力矩，因此它多用于-------中，而矩形螺纹则多用于-------中。 9.凸轮机构从动件的最大位移称为--------。 10.一对曲柄滑块机构，若演化成以滑块为机 架，则其成为-------机构，若演化成以曲柄为机架，则其成为---------机构。 二．简答题（共20分，每题5分） 1.一个普通的三级减速器传动装置，其中有斜齿 圆柱齿轮传动，直齿圆柱齿轮传动和普通V 带传动，试按高速到低速排列其布置顺序，并简述理由。 2.边界摩擦与干摩擦有何区别？ 3.何为机器的“平均速度”和运转“不均匀系 数”？ 4.何为复合铰链，局部自由度和虚约束？在计算 机构自由度时应如何处理/? 《激光原理》习题解答 第二章习题解答 1 试利用往返矩阵证明共焦腔为稳定腔，即任意傍轴光线在其中可以往返无限次，而且两次往返即自行闭合. 证明如下：（共焦腔的定义——两个反射镜的焦点重合的共轴球面腔为共焦腔。共焦腔分为实共焦腔和虚共焦腔。公共焦点在腔的共焦腔是实共焦腔，反之是虚共焦腔。两个反射镜曲率相等的共焦腔称为对称共焦腔，可以证明，对称共焦腔是实双凹腔。） 根据以上一系列定义，我们取具对称共焦腔为例来证明。 设两个凹镜的曲率半径分别是1R 和2R ，腔长为L ，根据对称共焦腔特点可知： L R R R ===21 因此，一次往返转换矩阵为 ?????? ?????????????????? ??-???? ??---?????????? ??-+-???? ??--=??????=211121222121221221221R L R L R L R L R R R L L R L D C B A T 把条件L R R R ===21带入到转换矩阵T ，得到： ? ? ? ???--=??????=1001D C B A T 共轴球面腔的稳定判别式子()12 1 1<+<-D A 如果 ()121 -=+D A 或者()12 1=+D A ，则谐振腔是临界腔，是否是稳定腔要根据情况来定。本题中 ，因此可以断定是介稳腔（临界腔），下面证明对称共焦腔在近轴光线条件下属于稳定腔。 经过两个往返的转换矩阵式2 T ，?? ? ? ??=10012T 坐标转换公式为：?? ????=??????? ?????=??????=???? ??1111112221001θθθθr r r T r 其中等式左边的坐标和角度为经过两次往返后的坐标，通过上边的式子可以看出，光线经过 两次往返后回到光线的出发点，即形成了封闭，因此得到近轴光线经过两次往返形成闭合，对称共焦腔是稳定腔。 2 试求平凹、双凹、凹凸共轴球面腔的稳定条件。 解答如下：共轴球面腔的()2 12 21222121R R L R L R L D A + --≡+，如果满足()1211<+<-D A ，激光原理与技术试题答案
(完整版)哈工大激光原理考研试题
哈工大机械考研复试面试精心整理
哈工大机械原理考研-第6章 其他常用机构理论部分
哈工大考研-机械-09年真题
激光原理第二章习题解答