教科版选修2《激光器的种类》教学设计

教科版选修2《激光器的种类》教学设计前言光是物理学的重要分支，研究光的特性、光的传递、转换及光与物质的相互作用等，有着广泛的应用，如照明、通信、医疗、生产、军事等方面在国民经济和军事中发挥着重要作用。我们今天要学的是激光器的种类。激光器的种类很多，不同种类的激光器在形式、工作原理和应用等方面有着巨大的差异。了解各种激光器的区别和特点有助于我们更深入、更全面地了解激光器的本质，同时也能够开阔我们的知识视野，加深对光学原理的理解。教学目标了解激光器的基本工作原理；掌握激光器的分类方法及各种激光器的特点；初步了解激光器在科学、医学、军事等方面的应用。教学内容一、激光器的基本工作原理1.光放大激光器的工作原理是利用光学放大的原理，即通过加入能量，在基础状态下所产生的光子，在激发光源中变成一个大量具有相同动向、相同相位和相同频率的光子团。光放大需要用到通常较长的工作时间和充实的放大域，而这些正是激光器的基本构成。2.产生致激光的能量在反射体嵌入了较高的能量之后，它便会经过致激光的自发放射，所以说激光器最终输出的是相同动向、相同相位和相同频率的光子团。二、激光器的分类方法及各种激光器的特点激光器的分类方法有很多，下面我们主要介绍以下三种方法：1.激光器的工作物质按照激光器的工作物质来分类，大致分为以下几种：固体激光器：采用晶体、陶瓷、硅藻土等材料作为激光介质，以能够在激光作用下发生跃迁的掺杂离子为激光材料，如Nd：YAG激光器、Cr：YAG激光器等。液体激光器：激光介质为具有较高的激发能量的有机分子或金属离子的有机溶液，激发源通常为氙气等气体放电激发，如染料激光器、铬离子液体激光器等。气体激光器：以气体分子为激光介质，通常使用电子轰击的方法激发气体分子；最早的气体激光器为He-Ne激光器，后来的有CO2激光器、He-Cd激光器、氢氟酸气体激光器等。半导体激光器：由半导体材料与laserdiode极谐振腔组成，多用于光通讯、信息存储及显示器制造等领域。2.激光器波长按照激光器波长的不同，可分为以下两类：连续激光器：波长为显著连续的激光辐射，如氩离子激光器、二氧化碳激光器等。脉冲激光器：波长为短脉冲的激光辐射，如Q激光器、光泵浦激光器等。3.激光器的应用领域按照激光器在不同领域的应用来分类，大致分为以下几种：科学研究领域：例如宇宙物理研究、天文学、光学激光谱研究、分子光谱研究、超快光学研究、激光光谱相干谱研究等。医学领域：激光治疗、肿瘤治疗、近视治疗等。军事领域：军事探测、侦察、目标测量、空气力学、导弹制导系统等。三、教学设计及教学流程1.教学设计结合教学目标、教学内容，针对学生的认知特点，制定教学活动方案，以达到较好的教学效果。针对本次教学，教学设计如下：（1）引入利用课外物理新闻、图片、视频等方式引入激光器的基本工作原理和底层逻辑思维。（2）学生阅读与问题解答学生阅读激光器的基本定义、激光器的工作模式和构造等基础资料，再回答课前布置的问题；在教师引导下，让学生试图回答什么情况下我们可以说光的状态已经到达激光状态。（3）讲解对于激光器的分类方法及各种激光器的特点进行详细讲解，并加入案例分析和应用领域能够丰富学生的知识面。（4）合作学习让学生自己搜索一些有关激光器的信息和资料，并结合前面学过的知识点，发挥想象力，以小组合作的方式，设计一款新型激光器。2.教学流程时间教学活动5min引入10min学生阅读与问题解答30min讲解及应用案例分析30min合作学习：设计新型激光器10min总结回顾总结激光技术的发展已经深刻的影响了人类的生活。在不远的将来，激光器的应用将更加广泛，随着科技的不断进步，人类将会对激