高斯光束英文解釋翻譯、高斯光束的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯：
【化】 Gaussian beam
分詞翻譯：
高斯的英語翻譯：
gauss
【計】 Gaussian
【醫】 gauss
光束的英語翻譯：
beam of light
【化】 light beam
【醫】 beam of light
專業解析
高斯光束（Gaussian Beam）是激光光學中一種基礎電磁場分布模式，其橫截面光強呈高斯函數形式衰減，且在自由空間傳播時滿足亥姆霍茲方程。該概念由物理學家J. P. Gordon于1962年首次系統描述，其英文術語為“Gaussian Beam”，中文直譯為“高斯光束”或“高斯波束”。
核心特性與數學表達
-
橫向電場分布：高斯光束的電場振幅滿足方程：
$$
E(r) = E_0 cdot frac{w_0}{w(z)} expleft(-frac{r}{w(z)}right) expleft(-ileft(kz - arctanfrac{z}{z_R}right)right)
$$
其中$w(z)$為光束半徑，$z_R$為瑞利長度，$k$為波數。
-
傳播特性：
- 束腰（Beam Waist）：最小光束半徑位置（$z=0$）
- 發散角：遠場發散角與波長和束腰尺寸相關，公式為$theta approx frac{lambda}{pi w_0}$。
應用領域
該光束模型被廣泛應用于激光諧振腔設計（如共焦腔）、光纖耦合效率計算、顯微成像系統（如共聚焦顯微鏡）和激光加工（如材料切割焦斑控制）。
權威參考資料
- 《激光原理》（周炳琨，高等教育出版社）第3章“高斯光束傳播規律”
- OSA（Optica Publishing Group）官網技術文檔《Gaussian Beam Optics》
- 美國國家标準與技術研究院（NIST）《激光參數測量标準》第5.2節
網絡擴展解釋
高斯光束是激光光學中一種基礎且重要的光束模式，其定義、特性及相關參數可綜合多個權威來源歸納如下：
1.定義與基本原理
高斯光束是激光在自由空間傳播時的典型模式，其電場強度分布遵循高斯函數形式，光強在橫截面上呈鐘形（正态）分布。它源于激光諧振腔的基模振蕩，是傍軸亥姆霍茲方程的解，能量主要集中在光軸附近的圓柱體内。
2.核心特點
- 高斯分布特性：橫截面光強隨徑向距離$rho$按高斯函數衰減，中心光強最大，邊緣逐漸減弱。
- 傳播動态性：光束半徑隨傳播距離$z$按雙曲線規律變化，束腰處（$z=0$）半徑最小（$omega_0$），遠離束腰後逐漸發散。
- 自我修複性：遇到障礙物後，光束可在遠場恢複高斯分布，適用于複雜光學系統設計。
- 相位與波前特性：波前曲率半徑$R_z$隨$z$變化，等相位面近似為球面。
3.關鍵參數與公式
- 束腰半徑（$omega_0$）：光束最窄處的半徑，決定了發散特性。
- 瑞利長度（$Z_R$）：光束保持近似平行的傳播距離，計算為$Z_R = frac{pi omega_0}{lambda}$。
- 遠場發散角（$theta$）：光束遠距離擴散角度，$theta = frac{2lambda}{pi omega_0}$。
- 光斑半徑（$omega_z$）：距離束腰$z$處的半徑，$omega_z = omega_0 sqrt{1 + left( frac{z}{Z_R} right)}$。
4.傳播特性
- 光束半徑隨傳播距離呈雙曲線增長，漸近線夾角為遠場發散角。
- 軸上光強（$rho=0$）隨$z$增大而降低，$I(z,0) = frac{I_0}{1 + (z/Z_R)}$，在$z=Z_R$時降至最大值的一半。
5.應用領域
- 激光加工：利用高能量密度的束腰區域進行精密切割或焊接。
- 光通信：依賴低發散特性實現遠距離信號傳輸。
- 光學成像與測量：基于高斯分布的穩定性提升成像分辨率和測量精度。
公式示例
遠場發散角：
$$
theta = frac{2lambda}{pi omega_0}
$$
光斑半徑隨傳播距離的變化：
$$
omega_z = omega_0 sqrt{1 + left( frac{z}{Z_R} right)}
$$
以上内容綜合了高斯光束的理論模型、物理特性及實際意義，更多細節可參考相關光學文獻或專業工具（如科研計算機）。
分類
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