选修3-4课件、138激光

1、八、激光八、激光一、激光一、激光 光是从物质的原子中发射出来的，原子获得光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处于不稳定状态，它会以光子的形式将能量后处于不稳定状态，它会以光子的形式将能量发射出去。能量发射出去。(激光产生也是如此）激光产生也是如此）激光是原子受激辐射产生的光。激光是原子受激辐射产生的光。自然界中的发光体不能发出激光，是人自然界中的发光体不能发出激光，是人工利用激光器产生的。工利用激光器产生的。二、激光的特性二、激光的特性1、高相干性、高相干性-频率相同，相位恒定、偏振方向一致。频率相同，相位恒定、偏振方向一致。2、高定向性、高定向性 -平行度好、扩散程度小。平行度好、扩

2、散程度小。3、高单色性、高单色性-频率单一（频率范围小，频率单一（频率范围小，f几乎单一，颜色几乎几乎单一，颜色几乎完全一致。）完全一致。）4 . 高 亮 度 、 高 功 率高 亮 度 、 高 功 率 - - - - 能 量 在 很 小 的能 量 在 很 小 的 空间，很短时间内集中空间，很短时间内集中相干光的特点相干光的特点:频率相同、相位差恒定、偏振方向一致。频率相同、相位差恒定、偏振方向一致。激光：是一种人工产生的相干光。具有高相干性。激光：是一种人工产生的相干光。具有高相干性。激光功率放大装置激光功率放大装置特点特点作用作用应用实例应用实例相干光相干光 可进行调制、传递信息可进行调制、

3、传递信息光纤通信光纤通信平行度平行度非常好非常好传播很远距离能保持一定强传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速度，可精确测距测速激光雷达激光雷达可会聚于很小的一点，记录可会聚于很小的一点，记录信息密度高信息密度高DVDDVD、CDCD、VCDVCD机，计算机机，计算机光驱光驱亮度高亮度高可在很小空间短时间内集中可在很小空间短时间内集中很大能量很大能量激光切割、焊接、激光切割、焊接、打孔医疗手术打孔医疗手术产生高压引起核聚变产生高压引起核聚变人工控制聚变反人工控制聚变反应应三、激光的应用三、激光的应用 由于激光的特殊性质，它在生产、技由于激光的特殊性质，它在生产、技术、生活等很多领域有着广泛

4、的应用。术、生活等很多领域有着广泛的应用。应用应用:广告字牌、展板、建广告字牌、展板、建筑模型、工艺品、等。筑模型、工艺品、等。1、加工领域：、加工领域：（1）数控激光数控激光切割切割雕刻机雕刻机(高亮度、高能量）高亮度、高能量）焊接过程：焊接过程：上料、焊接、自动旋转边、下料全自动完成上料、焊接、自动旋转边、下料全自动完成 （2）激光焊接机（高亮度、高能量）激光焊接机（高亮度、高能量）（3）激光打标机）激光打标机 采用受计算机控制的激光做加工手段，在机采用受计算机控制的激光做加工手段，在机械零部件、电子元器件、仪器、工具等表面制作械零部件、电子元器件、仪器、工具等表面制作 文字、图案等。文字

5、、图案等。 它具有传统方法难以比拟的优点它具有传统方法难以比拟的优点 2、医疗领域、医疗领域激光在医疗领域中也有广泛的应用激光在医疗领域中也有广泛的应用（1）医疗诊断）医疗诊断 激光治疗包括：辐照、烧灼、汽化、光刀切激光治疗包括：辐照、烧灼、汽化、光刀切割以及光针针灸等。割以及光针针灸等。激光洗文身激光洗文身激光洗眉激光洗眉激光美容仪激光美容仪（2）激光美容）激光美容 激光能量在很短的时间内激光能量在很短的时间内（不到一亿分之一（不到一亿分之一秒）释放出来，形成秒）释放出来，形成能量密度很高能量密度很高的脉冲，会形的脉冲，会形成局部的冲击波，将人体的某些组织击碎，从而成局部的冲击波，将人体的某

6、些组织击碎，从而实现美容的效果。医学上称为实现美容的效果。医学上称为选择性破坏选择性破坏3、军事领域、军事领域 军事激光技术几十年来发展迅速，目前已在军事激光技术几十年来发展迅速，目前已在制导、探测、通信和致盲等方面应用，高能的激制导、探测、通信和致盲等方面应用，高能的激光武器也在研制之中。从发展趋势看，军事激光光武器也在研制之中。从发展趋势看，军事激光技术必将对现代战争带来重大影响。技术必将对现代战争带来重大影响。（1）激光武器）激光武器 激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较激光武器用于杀伤敌重武器装备时，需要较高的能量，通常称为高能激光武器或称激光炮。高的能量，通常称为高能激光武器或称激

7、光炮。目前美国已研制出机载和车载激光炮。激光炮的目前美国已研制出机载和车载激光炮。激光炮的威力强大，命中率极高。威力强大，命中率极高。反导激光武器反导激光武器激光制导激光制导 （3）激光测距与激光雷达）激光测距与激光雷达 (平行度好平行度好)4、生活领域、生活领域（2）激光唱片）激光唱片 基于定向激光束扫描记录和扫描检测的原理，人基于定向激光束扫描记录和扫描检测的原理，人们制成了商品化的视频录相盘，即光盘，可将们制成了商品化的视频录相盘，即光盘，可将1小时小时甚至几小时的视频内容记录到盘上，然后借助激光甚至几小时的视频内容记录到盘上，然后借助激光检测设备，将光盘内容显示出来。检测设备，将光盘内

8、容显示出来。（1）激光条码机）激光条码机5 、科研领域：、科研领域： 激光控制核聚变激光控制核聚变二、全息照相二、全息照相(相干性好、单色性）相干性好、单色性）1原理：将一束激光通过分光镜分成两束，一束原理：将一束激光通过分光镜分成两束，一束光直接照到感光底片上，这部分光叫做光直接照到感光底片上，这部分光叫做_，另，另一束光经透镜扩束后照到物体上，经物体反射后再一束光经透镜扩束后照到物体上，经物体反射后再照到感光底片上，这部分光叫做照到感光底片上，这部分光叫做_物光和参物光和参考光在底片相遇时会发生干涉，形成复杂的考光在底片相遇时会发生干涉，形成复杂的_，底片上某点的明暗程度反映了两束光叠，底

9、片上某点的明暗程度反映了两束光叠加后到达这点时光波的强弱也就是说记录了物光加后到达这点时光波的强弱也就是说记录了物光的全部信息和两束光的干涉条纹的全部信息和两束光的干涉条纹2观察全息照片时要用观察全息照片时要用_照射照片，从另一侧照射照片，从另一侧面观察面观察参考光参考光物光物光干涉条纹干涉条纹激光激光二、全息照相二、全息照相1全息照相的特点全息照相的特点(1)全息记录：能将物体各点发出的光波的振幅与相全息记录：能将物体各点发出的光波的振幅与相位同时记录下来位同时记录下来(2)全息再现：能使物体各点发出的光波的振幅与相全息再现：能使物体各点发出的光波的振幅与相位同时再现位同时再现2全息照片与普

10、通照片的区别全息照片与普通照片的区别全息照片有四个突出特点：全息照片有四个突出特点：(1)三维立体图，与原物三维立体图，与原物一模一样；一模一样；(2)改变角度可以看见被遮挡的部分；改变角度可以看见被遮挡的部分；(3)一小部分可以还原全貌；一小部分可以还原全貌；(4)一张底片上可存储多张一张底片上可存储多张图片图片2如图如图1381所示，激光所示，激光液面控制仪的原理是：固定液面控制仪的原理是：固定的一束激光的一束激光AO以入射角以入射角i照照射到液面上，反射光射到液面上，反射光OB射到射到水平的光屏上，屏上用光电水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，管将光讯号转变成电讯号，电讯号输

11、入控制系统用以控电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现点制液面高度，如果发现点B在屏上向右移动了在屏上向右移动了s的距离的距离到到B，由此可知液面，由此可知液面_(选填选填“升高升高”或或“降低降低”)了了_i ihss8一激光发光功率为一激光发光功率为P，发出的激光在折射率为，发出的激光在折射率为n的介质中的介质中波长为波长为，c表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是()A该光在真空中的波长为该光在真空中的波长为nB该光在真空中的波长为该光在真空中的波长为/nC该光的频率为该光的频率为c/D该光的频率为该光的频率为c/nn=c/v, v=fAD

12、9一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每每道闪光称为一个光脉冲道闪光称为一个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为，若这种激光器光脉冲的持续时间为1.01011 s，波长为，波长为694.3 nm，发射功率为，发射功率为1.01010 W.(1)每列光脉冲的长度是多少？每列光脉冲的长度是多少？(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每用红宝石激光照射皮肤色斑，每1 cm2吸收能量达到吸收能量达到60 J以以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积是50 mm2，则它需要吸，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐

13、消失？收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失？解析：解析：(1)一个光脉冲长度一个光脉冲长度lct3.01081.01011 m3.0103 m.(2)一个光脉冲所携带的能量一个光脉冲所携带的能量EPt1.010101.01011 J0.1 J.清除面积为清除面积为50 mm2的色斑需要光脉冲数为的色斑需要光脉冲数为n，则：，则：nES/E300(个个)1关于激光与自然光，下列说法正确的是关于激光与自然光，下列说法正确的是()A激光是只含一种频率的光，而自然光是含有各种色光激光是只含一种频率的光，而自然光是含有各种色光频率的光，所以激光的相干性好频率的光，所以激光的相干性好B自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产自然光是由物质的原子发射出来的，而激光是人工产生的，所以激光不是由物质的原子发射出来的生的，所以