激光原理与技术试卷

激光原理与技术试卷（精选6篇）

篇1：激光原理与技术试卷

激光原理与激光技术试卷

姓名__________专业方向__________成绩__________

说明： 1本试卷为2013级研究生2013-2014学年使用；

2本试卷独立完成，考生可参考书及笔记本，要求2014年1月10日前完成。

一、解释下列名词(15分)

腔寿命――

纵膜频率间隔――

横膜――

等价共焦腔――

高斯光束焦参数――

二、简答题(25分)

1.简述激光器的构成及各部分的功能；

2.什么是单程功率损耗？单程功率损耗包括哪些方面？

3.谐振腔的本征纵膜频率间隔与哪些因素有关，起振模式数指什么？

4.影响频率稳定的原因是因为哪些参数发生变化？

5.高斯光束聚焦和准直各有什么特点？与平行光束的聚焦和准直有什么区别？

三、证明题(20分)

请用光学变换矩阵的方法证明双凹共焦腔的稳定性。

四、计算题

1.(15分)一氦氖激光器腔长L = 30 cm，腔内气体折射率 n  1，其非均匀加宽的线宽 D= 1.5×105 MHz，求：

(1)该激光器的纵膜频率间隔；

(2)满足域值条件的纵膜个数；

(3)为使满足域值条件的纵膜数限制为10，腔长应限制在什么范围？

2.(25分)一台Nd:YAG激光器(波长  = 1.06 m)采用对称共焦腔结构，腔长L = 1.2m，求：

(1)求此激光器基膜高斯光束的腰斑半径及镜面上的基膜光斑半径；

(2)求此激光器基膜高斯光束的远场发散角；

(3)求此腔产生的高斯光束焦参数；

(4)求腰处及与腰斑相距2米处的q参数；

(5)请设计一个与该共焦腔腔长相等的，平凹腔结构的等价球面腔，并画出该共焦腔与等价球面腔的结构示意图。

篇2：激光原理与技术试卷

考核要求：

1、光的波粒二象性

篇3：激光原理与技术试卷

激光原理与技术课程, 作为光电信息工程专业一门重要的专业课, 具有一定的基础性又有很强的专业性, 它以应用光学、物理光学等基础课程为基础, 又是光纤光学、信息光学等课程的基础, 起到承上启下的重要作用。本课程的教学内容既有抽象的理论, 也有广泛的极具吸引力的技术应用, 其应用范围涵盖目前科技的众多领域。该课程的主要任务是使学生掌握激光理论的相关基础知识, 掌握激光产生的基本原理, 掌握光学谐振腔与激光模式的基础理论, 了解激光器的结构特点和基本特性, 了解激光的应用领域与典型应用技术, 了解高斯光束的基本特性, 掌握激光特性的控制与改善方法。本课程的突出特点是既有较深的理论知识又有广泛的应用领域, 因此必须做到理论与实际操作密切结合, 强调技术的应用。

根据本课程的特点以及社会对光电信息类创新型人才的培养要求, 现有的教学理念及教学方法必须转变才能满足社会对光电信息类创新型人才的高标准要求。因此, 要牢牢抓住培养创新型人才为主导的教育教学思想, 应用与之相应的教学方法与教学手段, 调整教学结构, 使教学方法与手段成为实现教学理念的必要手段。激光原理与技术课程以概念多、理论深奥、应用范围广、实用性强为特点。课程学习除要求学生具备较好的数学、物理、光学基础知识外, 还须有较强的推理能力。另外, 原子能级的跃迁规律、激光产生的条件、光学腔的结构特点及高斯光束的传输规律等, 这些内容借助板书和教师的讲解很难表达透彻, 学生理解较困难。随着高校卓越工程师计划的实施, 社会和学生对教师的教学能力提出了更高的要求, 理论课的教学学时被压缩, 但不能降低教学质量, 实践课的教学学时要增加, 对学生的创新能力培养要求较高, 教师也切身感受到了教学的压力。因此, 在这种教育背景和教育环境下, 必须从教学方法、教学手段、教学内容、考核方法等方面加大改革力度, 激发学生的学习积极性和主动性, 提高教学质量。

2 教学内容与教学手段的改革

针对传统教学模式下, 教师讲解、推导, 学生缺乏感性认识、被动接受、不易理解等问题, 在授课过程中可以向学生展示实物并讲解其原理、结构及应用, 如各种常见激光器、全息工艺品、激光测距仪等, 以增强学生的感性认识、培养和激发学生的学习兴趣。利用Matlab软件对激光原理与技术课程的相关内容进行动态仿真、播放视频、展示图片等多种灵活的教学模式, 从而使学生想学、乐学、善学, 真正发挥学生学习主体的作用, 激发学生的学习积极性, 为激光原理的学习、光电信息创新型人才的培养打下坚实的基础。

要实现上述教学模式描述的教学效果, 制作一套文字精练、层次分明、条理清晰、便于操作、生动形象的多媒体课件, 是教学环节中至关重要的内容。通过多媒体课件播放与教师讲解, 使学生对课程中的重点、难点有一定的感性认识, 便于他们理解和掌握, 如对原子发光机理中的能级跃迁过程, 光学谐振腔的结构及工作机理, 对高斯光束的形象描述, 激光在物质中的传播, 光与物质的相互作用, 激光特性控制与改善的原理与过程展现, 激光在国防、工业、医学等领域的具体应用进行实例描述等, 可以结合LabVIEW, Matlab软件进行模拟、仿真, 采用动画、视频等生动灵活的方式进行教学。使学生在轻松愉快、趣味横生、内容多变的教学环境中学习和思考, 以激发学习兴趣, 拓展想象空间, 提高学生对知识的掌握水平, 培养学生的创新能力与创新水平, 从而达到提高教学质量的目的。制备了丰富多彩、内容充实的多媒体课件, 并不意味着万事大吉, 还要避免课件华而不实、夸夸其谈, 要注重基础知识、基本概念、基本性质、基本现象的讲解, 注重公式的物理意义、内涵与外延、应用领域及应用范围的讲解, 要注重培养学生分析问题、解决问题的正确方法, 以提高学生分析问题及解决问题的实际能力, 同时要注重启发式教学, 注重学生创新意识与创新能力的培养。

3 实验与考核模式的改革

目前, 激光原理与技术实验主要包括激光器的组装调试与主要参数调试、应用激光干涉进行位移测量、He-Ne激光器光斑尺寸与远场发散角的测量、激光全息的记录与显示。实验目的是让学生掌握激光器的结构原理, 主要参数调试, 激光在工业、安全等领域的应用, 帮助学生建立激光系统的完整概念和综合运用所学知识的能力。

对于我校而言, 光电信息工程专业是一个新开设的专业, 光电信息方面的各个实验室仍处于建设阶段, 因此, 激光原理与技术实验教学面临实验仪器数量、种类有限, 可开展的实验项目受限等困难, 然而, 这对教师而言既是挑战又是机遇, 教师要化不利为有利, 可摒弃传统以验证性实验为主的教学模式, 代之以应用型、创新型实验为主导, 以验证性实验为辅的实验教学模式进行教学。首先, 教师带领学生以现有的芯片、微机电产品、光学产品为基础, 自己动手搭建相应的实验平台与实验系统, 进行应用型实验与创新型实验研究。这对我校的本科实验教学理念产生了较大影响。其次, 利用软件编写代码在自己搭建的实验平台与系统中进行实验模拟及开发, 如模拟激光的传输、干涉、衍射、激光全息的生成与再现等效果, 从而建立一套以目前主流软件和先进硬件为基础, 可以方便灵活地模拟用激光进行信息处理、测量的仿真、创新实验系统。利用建立的实验系统与平台, 结合重大科技竞赛, 如飞思卡尔智能车竞赛、大学生挑战杯竞赛等, 达到全方位、立体化地培养学生理解知识、应用知识及创新能力的目的。

在考核方式上, 采取理论课+实验课的考核方式, 适当降低理论课的考核比例, 增加实验, 尤其是创新实验的考核比例。此外, 如果学生在与此课程相关的竞赛、专利等方面获得较好成绩, 可以等同该课程实验考核为优秀。

通过这种方式, 可以最大限度地拓展激光实验的数量与领域, 锻炼学生实验技能及工程实践能力, 真正理解与掌握激光原理与技术课程的相关内容, 从而真正激发学生的创新思维, 达到为社会培养创新型人才的目的。

4 结束语

分析了我校激光原理与技术课程的教学现状, 以满足社会经济、科技发展对人才培养的要求。以服务地方经济发展为目标, 提出了充分利用当前科技手段和现代教育教学理念, 对激光原理与技术课程教学内容、实践教学方法进行改革, 并对提高学生分析问题、解决问题以及创新能力的培养提出建议和思路, 以期对该专业本科教学质量的提高有所帮助。

摘要：根据安徽工程大学激光原理与技术课程的教学现状以及社会对创新型人才的需求, 提出针对该门课程的理论教学改革、实践教学改革和相应的考核措施及创新型人才的培养建议和思路, 为提高教学水平、培养学生学习兴趣、增强学生的理论功底与工程实践能力进行初步的探索。

关键词：光电信息,教学理念,教学改革,创新实验

参考文献

[1]范爱平.多媒体教学方式应用的调查与思考[J].电气电子教学学报, 2006, 28 (3) :98-101.

[2]李纪红, 李良洪, 胡云朋.多媒体技术在教学中的利弊分析[J].科技视界, 2012 (5) :91-92.

[3]廖蓉.浅谈实施大学生创新性实验计划对高校学生创新能力的培养[J].中国现代教育装备, 2011 (3) :122-124.

[4]钟先琼, 胡晓飞, 罗莉, 侯俊勇, 向安平.《激光原理与激光技术》课程建设与教学改革的实践探索[J].成都信息工程学院学报, 2009, 24 (4) :422-426.

篇4：激光美容技术原理探讨

【关键词】激光；美容；技术；原理

【中图分类号】R782.2【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2012）09-0040-021

激光美容技术方兴未艾

激光英文全名为Light　Amplification　by　Stimulated　Emission　of　Radiation　（LASER）。　于1960年面世，是一种因刺激产生辐射而强化的光。由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用.20世纪的最后10年，随着激光技术的进步，激光在无创或微创美容领域大放异彩。相比于传统手术，激光技术创伤轻、恢复快、不影响正常工作。激光是通过产生高能量，聚焦精确，具有一定穿透力的单色光，作用于人体组织而在局部产生高热量从而达到去除或破坏目标组织的目的。各种不同波长的脉冲激光可治疗各种血管性皮肤病及色素沉着，如太田痣、鲜红斑痣、雀斑、老年斑、毛细血管扩张等，以及去纹身、洗眼线、洗眉、治疗瘢痕等；而近年来一些新型的激光仪，高能超脉冲CO2激光，铒激光进行除皱、磨皮换肤、治疗打鼾，美白牙齿等等，取得了良好的疗效，为激光美容开辟越来越广阔的领域。

2激光的原理

激光被广泛应用是因为它的特性。激光几乎是一种单色光波，频率范围极窄，又可在一个狭小的方向内集中高能量，因此利用聚焦后的激光束可以对各种材料进行打孔。以红宝石激光器为例，它输出脉冲的总能量不够煮熟一个鸡蛋，但却能在3毫米的钢板上鉆出一个小孔。激光拥有上述特性，并不是因为它有与别不同的光能，而是它的功率密度十分高，这就是激光被广泛应用的原因。

激光有以下三大特性：单色波长、同调性、平行光束

激光按其介质可分为：固体激光　气体激光　液体激光　半导体激光。

激光是通过与组织的相互作用而实现其功能的。根据组织将激光转化成何种能量，激光分为；

光热效应：组织将激光的光能转化成热能，不同组织存在不同的吸收系数，因此特定波长的激光可以被某些特定组织吸收，这是激光高选择的根本原因，如激光精细切割、止血与面部除皱等；

光爆裂效应：脉冲激光可以产生高冲击力的冲击波，可以爆裂与粉碎组织，如激光破坏色素颗粒等；

光化学效应；组织将激光转化成化学能，产生化学分解作用。如ArF准分子激光矫正角膜变形；

光动力效应：主要用于治疗肿瘤。

3激光美容技术

3.1激光美容技术的使用范围

去除面部皮肤各种色素，如黑色素（痣与纹身）、红色素（血管瘤）；

去除痣、疣、丘疹、赘生物、良性瘤等皮肤瑕疵；

永久脱除多余体毛；

去除面部皱纹；

用激光刀替代手术刀开展精细、微创、无血的整形手术。

3.2激光美容功效

3.2.1像素激光换肤：　光老化皮肤是皮肤光损害的表现，主要是人长期暴露于紫外线辐射环境中累积作用的结果，表现为由浅到深的皮肤皱纹、皮肤松弛、皮革样皮肤、肤质粗造。皮肤光损害严重时，可以看到皮肤变薄、干燥、粗造、皮肤色素异常、毛细血管扩张和皮肤脆性增加。

皮肤光损害通常最显著地表现在眶周、口周、鼻唇沟和眉间的部位。

治疗后不影响上班，不影响化妆，皮肤在不知不觉过程中获得新生白嫩富有弹性。

3.2.2复合彩光祛斑：　复合彩光嫩肤去色斑突破传统的单头彩光技术，开辟七头彩光美容新技术。复合彩光嫩肤去色斑的七个光头就是七个光源发生器，包括最新五种的　AFT彩光，和Q开关、长脉冲两种激光，它们协同作用于皮肤靶组织，去色斑、血丝，同时刺激胶原蛋白的增生，增强皮肤亲水性，提升皮肤的弹性，使色斑、美白和嫩肤一站式搞定。复合彩光嫩肤祛除色斑一次治疗仅需15-20分钟，就可以祛除雀斑、色斑、老年斑、日照斑、白斑症、纹眉、纹眼线、纹身。复合彩光嫩肤去色斑，有效解决您的困扰。让您迅速拥有光彩迷人的年轻肌肤。

各种光的作用：

红光：又称生物活性光，波长635nm的红光具有纯度高、光源强、能量密度均匀的特点，在皮肤护理、保健治疗中效果显著。能提高细胞的活性，促进细胞新陈代谢，使皮肤大量分泌胶原蛋白与纤维组织来自身填充。合适不论什么肌肤，促进血液轮回，使胶原蛋白再生，从而使肌肤更光滑，改善肉皮儿干燥及痕疗脱皮头发、毛囊阑珊性斑秃均有改善。

蓝光：治疗痤疮

波长415nm具有快速抑制炎症的功效，在座疮的形成过程中，主要是丙酸杆菌在起作用，而蓝光可以在对皮肤组织毫无损伤的情况下，高效的破坏这种细菌，最大限度的减少座疮的形成，并可在短时间内使炎症期的痤疮明显减少且愈合。合适敏锐性、油性以及暗疮肌肤，消减痤杆菌，以达到去修粉刺、芳华痘的目的，促进蛋白及骨胶原合成，活化肌肤，收紧松弛肌肤、怀胎纹。可以容或者照射印堂穴位，阐扬镇定疗效，使身体及表情放松苏息，对痛苦悲伤、瘀血、舒缓、静化有疗效。

紫光：是红光和绿光的双频光，其结合了两种光的功效，尤其在治疗痤疮和祛痤疮方面有疗效。除去或者按捺身体各部位骈枝毛发的生长。

黄光：波长590nm，配合红光对过敏性皮肤病的缓解和治疗有明显的疗效。淡化斑点，韩帼塔卡裤低腰3条，按捺黑色素增加，削除斑点

绿光：波长560nm的绿光，主要作用于控制油脂的分泌。改善敏锐肌肤，紧缩粗大毛孔

湖蓝：抚平藐小皱纹或者减淡眼脸皱纹、消除黑眼圈。

白光：除去红血丝，芳华痘等继发性肉皮儿炎症。

自从有了激光美容技术，人类从来没有如此自由、快捷、安全、有效、安全的祛除那些过去难以掩饰的疾患。随着技术的发展，手段的创新，激光美容技术必将向更深更广的领域拓展，激光美容技术这种"神奇之光"必将造福人类。

参考文献

［1］钟晓卿.　皮肤激光美容术后患者的护理观察［J］.　亚太传统医药　，　2010，　（05）　2010，　（05）

［2］　激光美容与皮肤美容外科新技术学习班通知［J］.　实用皮肤病学杂志　，　2010，　（02）

［3］　胡钢，　刘咸罗.　腔内激光和传统手术治疗单纯下肢静脉曲张的疗效比较［J］.　安徽医药　，　2010，　（06）

［4］　顾京红，　伍波，　郭伯敏.　940nm激光腔内治疗下肢静脉曲张530例［J］.　实用临床医药杂志　，　2010，　（07）

篇5：激光原理与技术试卷

马嘉赛

（中国矿业大学理学院

江苏徐州 221116）

摘要：激光原理与技术课程教学中所用教学方法尤为重要，本文从实际生产生活应用与激光原理与技术之间、教学内容与学生学习思维方式之间的渗透及关联，以及教学手段对学生的影响几个方面来阐述如何在激光原理与技术教学中进行科学性教学。

关键词：渐入渗透式教学

激光原理与技术

我们的前辈们总结出许多良好的学习方法。一个是按部就班渐进式学习的方法；另外一个是渗透式方法。按部就班地学习方法很简单，就是由一而二，由二而三，在前面的基础上学习新的东西。而渗透式方法是指一开始处于不懂的状态，但经过了一个长期的接触，经过时间推移不知不觉逐渐就已懂了，并学到了许多东西。这两种方法各有特色，对于我们的课程，可以采用这两种方法的结合。我们通过学习的最终目的就是吸收消化更多知识，掌握更多原理、本质及方法，将整个学习过程构筑成一个整体。

激光原理与技术课程是一门传统的大学物理类或光学工程类专业课程，也是不少信息类工科学科的必修科目之一。对这门物理/光学专业的必修课，随着教育改革的不断深化，拓宽学生的知识面与积极性也逐步变成教改工作的重要内容之一。一方面，在课堂上要巩固和深化学生所学到的激光理论的基础知识，为后续课程的学习提供必要的理论基础和依据；另一方面，在课堂之外的实际应用中，要训练和培养学生运用激光原理的知识来解决实际问题的能力，并在解决实际问题的过程中，凸显创新能力。对于过去那种按部就班填鸭式的教学方式，已经因为其明显弊端而必须淘汰。本文将从如下几方面探讨如何在激光原理与技术的教学中运用良好的教学方法。

1现实生活中的应用及激光原理与技术课程之间的联系 激光原理与技术这门课程研究的对象是激光产生的原理、激光的各种特性、激光器的构建以及激光调制技术。在课程学习中，大量的物理公式的推导不可避免，但纯粹的推导往往令人厌烦，使学生在学习中感到痛苦不堪。因此在授课过程中，若插入现实生活中的例子以及科技前沿的内容，就显得趣味横生，极大激发起学生的学习兴趣。譬如在讲“激光器的应用”一部分内容时，将激光在现实中的实际应用联系起来，举个例子，用于医学的激光美容整形，立刻就凸显出激光在生产生活中的重要作用。现代人的生活讲求实效，一个专业或学科能有多大的作为，很大程度上取决于它在实际生产生活中带来的功效。譬如在讲“光线传播的矩阵表示”时可以引入蝴蝶效应来讲解，既讲明了一步步相互推递的关联依赖性，又提高了学生的兴趣。另外，在讲解激光产生的原理部分时，适当插入一些激光产生的背景知识内容，使学生对一些问题的来龙去脉有更清晰的了解，更能够启发学生的发散性思维。教学过程与学习方法的关联

本门课程中既有广泛深入的激光物理知识，又有大量的公式及其推导，所以是一门物理和数学高度结合的课程。激光物理概念的形成、物理规律的掌握离不开数学的方法与思维，而学生分析和解决物理问题能力的培养也离不开数学。因此，在教学过程中，要充分发挥数学逻辑思维和方法在分析、处理、解决物理问题中的作用；在学习方法上，引导学生自觉地、有针对性地将激光原理问题和数学方法有机地结合起来，既能从物理公式中深刻领悟物理问题的内涵与实质，又能运用数学的方法解决这些问题。书本上的知识是抽象出激光问题的实质来进行教学，具有广泛的普遍性，它研究的是客观物质世界的基本规律，是以实验为基础的，所以其所有结论均必须受到物理实验的检验。因此，在教学时，讲授过程中必须遵循物理原理和条件的制约，使学生在学习时能够相互对接，这一点必须充分认识到。在针对学生的学习与探索过程中，要引导学生创新价值成果，体验创新的过程和喜悦，形成积极的创新意识，开拓自我思路并正确理解物理世界。所以课堂教学不能纯理论化，必须处理好“教与学”的关系，遵循“教”服务于“学”的原则，既要重视物理原理知识，又要将实际应用结合。教学中要时刻把握以学生学会、学懂为第一要义，决不可本末倒置，出现教师压倒一切，不遵循知识体系逐步构建的现象，影响学生知识结构的平衡。所以《激光原理与技术》这门课，要想上好，除了扎实的专业基础知识以外，还必须遵循“教与学”的相互渗透，惟有如此，才能让学生充分学好本门课程。3课程内容和思维方式的渗透

本门课程的思维方式是建立在激光理论概念及其原理基础上的一系列理论方法。它的核心思想是源于对激光产生及其系统的分析，基本方法是建立在以激光谐振腔描述的振荡过程、原理、定律或定理。在教授方法上，有演绎法、类推法、图解法等。由于前后知识是相互关联、相互渗透的，因此掌握方法与掌握专业知识同等重要，在讲授知识时，要有意的把所运用的方法介绍给学生，并注重对其物理直觉思维的培养。而直觉思维必须经过一定的培养与训练，因为只有经过长期训练和多方面熏陶，才能在科学探索中凭借高度的直觉思维能力获得巨大的发现。比如在粒子数反转的导出公式时遇到的一些近似，为什么做这样的近似而不是那样的近似，就有直觉思维和经验。我们在教学中努力培养和训练学生的直觉思维，让学生明白直觉思维在激光物理学发展过程中的重要性，鼓励学生大胆猜测，养成善于提出问题、敢于发表见解的好习惯，从而建立宽广、扎实的知识基础，形成合理的知识结构。4教学手段的推广

篇6：激光原理与技术试卷

一、雷达工作原理

首先，必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是目前用来监测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR，是Radio Detection And Ranging的缩写。所有利用雷达波来监测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于多普勒效应，其应该也是一般常见的多普勒雷达Doppler Radar，此原理是在19世纪一位奥地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。多普勒的理论基础为时间。雷达波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的频率会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。

速度监测装置所应用的原理，就是可以监测到发射出现的无线电波，及反弹回来的无线电波其间的频率变化。由这两个不同频率的差值，便可以有特定的比例关系，而计算是该雷达波所碰撞到物体的速度。当然，此种速度监测装置可以将所监测到的速度，转换为公里/小时或是英哩/小时。也许大家还是无法体会什么是多普勒效应，但每个人在日常生活中应该都有听过多普勒效应。例如：当火车鸣笛或救护车的警报声一直朝着你接近时，会发现声音会一直在变化，这就是所谓的多普勒效应，此例子是生活中最常见的例子，因为当声波一直朝着你接近时，该声波的频率会一直增加，所以听到的声音才会一直变。这跟测速雷达所用到的原理是一样的，只不过测速雷达所使用的不是声波，而是无线电波。

由于警方的测速雷达总是监测到一个较强的反射电波后，才决定该移动物体的速度；而通常体积较大的物体其反弹的电波也较强；另外，离发射电波较近的物体，其所反弹的电波也会较强。根据这个原理，若有两辆大小相同的车辆，同样都是超速时，测速雷达只会监测到开在较前面车辆的速度；若有一辆未超速的大卡车开在前方，而另一辆已超速的小客车开在后方时，测速雷达是无法监测出该小客车已超速，除非该小客车已经超越了大卡车而继续超速。

这告诉我们，利用雷达波来监测车速时，是无法对队列行驶的车辆中监测的。监测到特定车辆的速度，而只能监测到开在队列车辆最前面，且体积较大的车子的速度。

雷达原理详述

下面的文章，将更详细地探讨雷达测速的各种影响因素：

雷达波覆盖的范围

影响雷达波覆盖范围的因素如下：

雷达的功率

电波接收器的灵敏度

天线的特性

欲监测物体的体积大小

雷达与欲监测物体的距离

欲监测物体与雷达天线的相对位置及角度

车辆类型 可测速范围 无法测速范围

小客车(car)0~200公尺内 200公尺以外 卡车或小货车(truck/van)0~300公尺内 300公尺以外

联结车(HGV)0~400公尺内 400公尺以外

由上图可知大型联结车最容易被监测到速度，只要在400公尺的范围，都可以被监测。

Cosine因子

这里所说的Cosine就是以前所学的数学三角函数，像是sin,cos,tan...，所谓的Cosine因子说明如下：

雷达要正常地发挥测速功能，该雷达必须与被测车辆同一路径

就如同GAS的话，则雷达所监测到的速度将比实际上来的慢。而所减低的速度将正比于偏斜的角度取TO测速照相系统一般，若雷达置放的位置与车辆行经的路径有一个角度，并不平行cosine值，简单地说，就是偏斜的角度越大的话，监测到的速度将比实际速度低的越多。

例如测速雷达置放的位置与车辆路径呈20度的夹角，虽然当时车子实际速度为105公里/小时，但被监测到的时速应为105xcos(20)=98.67公里/小时，本来应是超速的，但在雷达监测上出现误差。

GATSO这类的测速照相系统也会考虑到Cosine，所以会加入一些补偿电路，来修正这样的误差，不过因为每次置放的角度都不同，因此在补偿误差时，必须经过正确的设定才行，该设定值才须经过原厂的调校才能有较精准的表现。因此可以得到一个结论,Cosine因子永远都是偏袒驾驶人的。

测速地点的选择

既然大家已经了解雷达测速的基本原理，其实是藉由车辆所反射回来的电波来计算车速，那么在道路上一些不会动的物体，如路标、路灯等，会不会影响雷达波的反射呢？由于路标、路灯等物体的体积都很小，尚不会对雷达电波产生太多的影响，但如果是一些较大的物体，如建筑物、停在路旁的大卡车，或是高速公路上一些路段的大型路标、广告板等，这些物体就一定会影响到雷达电波的反射，也就是说即使路上没有车辆经过，所使用的测速雷达还是会监测到一些数据，只是这些数据可能速度都是0而已。不过大家也不要以为在路上看到大型路标时就可以尽情超速了，因为一旦车辆位置超过了路标，而离雷达波越近的物体所反射的雷达波会越强，此时还是会被监测到超速的。

然而，理想的测速照相地点，应该位在空旷无阻碍且没有大型反射物的道路上；在开始测速之前，选择地点是相当重要的；操作员在开始前，必须在车流前，选择视线良好的位置，该视线上不能有如大型路标、金属栅栏、防撞护栏等物体。

确认超速的步骤

使用手持雷达来测速时，刚开始并未开机，先采取目测的方式，等到发现有车辆疑似超速时，再开机以手持雷达来验证是否真的超速。

使用手册中指出在测速雷达的监测范围中，必须只有一辆车子才能立刻监测速度。换句话说，若您的车子正处于车辆的队列中，是无法确定所监测到的车速是哪一辆车。此时必须先追踪某辆车最少3秒的时间，等到雷达出现已锁定的讯息时，才可以开始监测车速。

因此要得到车辆的超速需要花费3秒钟的时间，而且在测速时也会将误差考虑进去，例如，在雷达监测速度时，雷达屏幕上显示的速度为102-101-102-103-101，此时就可以确定车速为101到103公里/小时，然而，若在溜达屏幕上显示的数据为102-101-149-103-101，此时就认定这次的测速有相当大的误差而不采用该数据。

辐射危害

因为雷达在测速时会发射出强大的无线电磁波，当雷达测速仪器接近身体在25公分时，雷达天线所发射出来的电磁波辐射将对人体造成某些程度的伤害。

二、激光测速原理

传统的电波式雷达已行之有年，目前较新的技术是利用激光来测速，称之为激光雷达，英文为 LIDAR这是Light Detection and Ranging的缩写。通常这类的激光都是使用红外线，其精确度和可靠度都远超过传统的电波式雷达。以激光为基础的测速系统如LaserCam II就是一例手持的激光测速系统，当然激光测速系统也可以装载于流动式的三脚架上，例意大利制的Autovelox 105/SE就是最佳写照。

激光测速的原理与雷达电波的多普勒原理不同，而是利用激光的飞行时间的计算，也就是当激光发射出去时，先纪录时间，等到激光被物体反射回来时，再纪录一次时间，接着计算时间差，而LIDAR装置以15Hz的频率运作(每秒15次)，而光速是每秒30万公里，这样就可以算出车子的行进速度，举例如下：

当第一次激光发射出去后，经过0.000001333秒后再反射回来，因为距离=速率x时间，所以第一次激光经反弹来回所走的距离为300,000,000(m/s)x 0.000001333(s)= 399(m)公尺，所以实际与车子的距离应该要除以2，得399/2=199.5公尺。

经过1/15秒后，第二次激光再发出监测距离，经过0.000001325秒后再被车辆反射回来，所以激光来回走的距离为300,000,000 x 0.000001325 = 397.5，除以2得198.75。

也就是说经过1/15秒后，车子前进了199.5-198.75=0.75公尺，又速率=距离/时间，所以可以得到车速为0.75/(1/15)=11.25 m/s，换算成时速公里的话就是11.25x3600=40.5公里/小时。

现在我们已经知道激光测速的基本原理了，因为激光每秒可以发射出15次的激光，每个间隔距离都可以计算一次时速，而激光测速器必须在连续监测到2到3次相似的速度时，才确定此为该车的速度，这也就是为什么使用激光测速装置，只需要0.3秒的时间来锁定车速的原因了。

由于激光功率很强，所以在测速时，被禁止直接以激光束照射在驾驶座上，必须将光束对准车牌，以免伤害驾驶人的视力。而且也不能在车内使用激光测速仪器，因为激光很容易在车内反射，而伤害了车内的人员，即使将车窗放下也不行。因此在FDA（美国食品药品管理局）严格规范之下，激光枪功率降低，致使激光束扩大，反而给了激光警示器，即俗称的激光测速器可趁之机。

激光测速的原理

LIDAR（Light Detection and Ranging－激光监测及归类）以规律地送出infra-red（红外线）激光来测量光束的反回时间，在这些时间中任取两个就可以计算速度。激光测速器所发射的光束非常狭窄，它随着距离的增加，光束由一公分发散成100公分，就因为光束很窄，所以可以从车流中挑出一辆超速的汽车；尤其当监测物距离愈近，监测范围甚至会大于手持式的雷达测速器。通常激光束的散射角度相当小，造成监测上相当不易；警用的激光测速光束必须在300到500公尺以上的距离，才会扩散到1.5公尺以上的范围，距离越远扩散越大，也较容易监测得到，且当在测附近的车子的车牌时，激光会散射到旁边的车辆上，若车上有装专为接收激光所设计的激光警示器，那么便可能接收得到。

雷达波发射后会逐渐扩散，所以驾驶者容易利用雷达警示器监测到。相对来说，激光测速系统发射的激光束比较窄，扩散范围比雷达系统小，所以一般不会被警示器监测到。还因为激光束比较窄，可以实现对车流里边的单一车辆做监测。

Cosine因子同样也会发生在激光测速装置上，不过有一点要注意的是，有时会在桥上使用手持激光枪来测速，如此一来便可以在道路中央正上方的位置进行测速，这样便可以减少Cosine的影响，此时只要注意桥的高度，必须与车辆的距离保持10倍以上的比例，便可以正常工作，如桥距离路面的高度为10公尺，则被测车辆必须在100公尺以外的距离所测得的速度才正确。

激光测速系统的优点

如果激光系统一直开机，那么激光束就会一直打出去，驾驶人车上若有激光警示器，则较有机会测得警方的激光束。然而事实上却不然，因为通常是先用肉眼或望远镜眺望远方是否有车可能会超速（通常以车阵中跑第一的那辆为目标），然后再举起激光枪瞄准该车辆进行测速。因此，激光枪的开机时间只在瞄准车辆的那一瞬间，也就是说，激光束并不会一直呈现发射状态，让驾驶人有许多机会能够测得到。像雷达测速仪器，如三脚架、警车、部份固定杆等，持续开机进行测速的时间较久，只要呈现开机状态，雷达波便会一直发散出来，驾驶人车上若有雷达警示器，就可以接收到该雷达波而产生警示声。