基于双曝光阴影法的激光冲击波传播特性研究
关键词 激光冲击波 双曝光
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Two-frame shadowgraph method for laser shock wave propagation features
Abstract
We describe a high-speed, two-frame shadowgraph method for the two-dimensional visualization of an expanding laser-induced plasma and shock wave in two time instances. The developed experimental method uses a 30 ,green-laser, polarized pulse for the direct and delayed illumination separated by a variable time delay in the range from 300 to 30 . Since the exposed images of a single event are captured with two CCD cameras, the established method enables velocity measurements of the fast laser-induced phenomena within the nanosecond excitation laser pulse as well as at later times—when the excitation-laser radiation has already ended.
Keywords Lasers shock two-frame shadowgraphy
目 次
1 引言1
1.1研究背景1
1.2激光冲击波概念2
1.3激光冲击波的应用2
2 基本理论6
2.1激光冲击波产生机理6
2.2激光冲击波传播过程7
2.3本章总结7
3 激光冲击波测试8
3.1光偏转法8
3.2干涉法8
3.3阴影法9
3.4高速摄影9
3.5本章总结10
4 实验系统11
结论13
致谢14
参考文献15
1 引言
1.1 研究背景
激光技术可谓是新世纪优尔十年开始非常迅速兴起的一门新兴科学技术，更是本世纪发展速度最快、研究成果最多、科技领域上科学渗透最为广泛、在各行各业中适用范围也极为广泛的一门方便，快捷的科学技术。激光技术的出现不仅替代了那些较为古老并且不是很方便的光学技术，并且使这些技术进一步焕发了勃勃的生机,另外还影响了不少的新兴学科与交叉学科,比如说激光等离子体、强光光学、激光光谱、化学领域上的激光应用、光电子、生物科技上的激光应用和医学医疗上激光的应用等。最值得一提的是很多行业革命性变化上激光起了最重要的作用。在这些领域的激光的应用大致可以分成两大类,一种是利用激光自身激发过程中产生的能量影响其他物体,二是在整个过程中将激光作为要转载新信息的载体,运用激光作为信息的载体的应用主要有激光在通信上的运用以及各种激光检测，测试技术,然而利用激光自身的能量可以应用到工农业生产、国防军工建设、医疗器械、各个科学研究等众多领域。在利用激光自身的能量的应用中,存在着激光光束与外界物质的相互作用的问题。激光光束与外界的物体相互作用时,当激光光束没有照射到样品上时,激光光束与物体是两个相对独立的部分。国内外的很多科学家已经对激光光束与外界物体，物质之间的相互作用的机理及测试技术进行了广泛而深入的研究和探索,在实验室做了大量的实验以及理论研究工作时,科学家们得到了大量的非常有价值的实验数据,证明了激光在作用于物体时的，以及与物体相互作用过程中的各种规律，特点。可见在光应用及相关检测技术的发展中激光光束与外界物质相互作用测试技术起着非常重要的作用。冲击波可以说是一种客观存在的现象:宏观上激光诱导的冲击波表现为一个运动速度非常快，温度非常高、压力非常大、密度非常高的波阵面,穿过这个波阵面时介质的各表面压力、密度、温度等物理量都会在此时刻上的快速的变化，这就是所谓的激光诱导的冲击波。随着各个科学领域的发展,冲击波理论进一步的被利用在材料学科、天体物理、医疗激光器械等领域。值得一提的是在20世纪60年代科学家们对激光的浓厚兴趣促进了其后冲击波理论，并且拓展到了激光光束与外界物体的相互作用的领域中。激光光束与外界物体相互作用往往指的是激光束照射到各种物质表面、材料和样品所发生的物理、化学、生物等现象的研究。激光辐射外界物体表面时产生的效应(如光学、电磁学、热力学、力学效应等）发生的是一系列的物理、化学变化、以及样品周围气体对入射光、透射光传输和吸收特性产生的反作用。这些研究成果会被应用到激光物理、激光传热学、激光诱导等离子体物理、非线性光学、激光热力学、气体动力学、流体力学、材料物理、固体物理、固体材料的光学性质研究等众多领域。