人教版高中物理选修激光课件

激光教学目标了解激光的特点及其应用知道全息照相的原理，体验现代科技的神奇，培养对科学的兴趣激光的产生机理。激光的产生机理。激光与自然光的区别以及激光的特点。教学重点教学难点激光与自然光的区别以及激光的特点和应用。绚丽多彩的激光舞台会激光水幕电影物体的发光原理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发射出去。

普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。

各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)1916年爱因斯坦在玻尔能级理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理辐射的量子理论自发辐射发光前发光后人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)知道激光是原子受激辐射产生的知道激光具有强度大、方向性好、单色性好、相干性好等特点

激光的产生与特点人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光：是“受激辐射光放大”的简称。激光及其产生它是用人工的方法产生的一种特殊的相干光。产生机理：原子受激辐射后发生跃迁某些物质的原子中的粒子受光或电刺激，使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作激光。激光是20世纪的一项重要发明，由于它有着普通光无法比拟的一些特性，已经在广泛的领域得到应用。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)相干光：频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光。注意：激光为相干光，具有高强度的相干性。激光及其产生产生激光的激光器人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光的特性单色性强——激光为相干光，具有高强度的相干性。He——Ne气体激光器普通混合气体放电管发出同频率的光：激光器发射的激光，都集中在一个极窄的频率范围内，由于光的颜色是由频率决定的，因此激光器是最理想的单色光源。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)平行度好（方向性好）激光的特性激光束的光线平行度极好，从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径1m多的光斑，同时仍能保持很大的强度。因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。利用这一点可以精确测距。现在利用激光测量地月距离的精确度已达到1m。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)相干性好——容易产生干涉现象。用激光做双缝干涉实验得到的干涉图样激光产生的衍射图样用激光器做光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果。激光的特性由于激光束的高度平行性及极强的单色性，因此激光是最好的相干光。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)相干性好——容易产生干涉现象。激光的特性利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)亮度高（光强大）——激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量。所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率。自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍。如果把强大的激光束汇聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温。不能直接照射眼睛，否则会伤害眼睛。激光的特性人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。激光的发展史1965年，第一台可产生大功率激光的器件——二氧化碳激光器诞生。1967年，第一台X射线激光器研制成功梅曼和他研制的激光发生器汤斯和肖洛二氧化碳激光器X射线激光器人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)气体激光器：最常见的是氦氖激光器，另一种典型代表是氩离子激光器

激光器的种类气体激光器氦氖激光器固体激光器：红宝石激光器，钇铝石榴石激光器。固体激光器红宝石激光器钇铝石榴石激光器激光器的种类液体、化学和半导体激光器液体激光器半导体激光器激光器的种类小结受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指：_______________________________。激光的三个主要特性是：______________________，

______________________，

__________________。相位，频率，偏振态，传播方向相干性好（单色性好）亮度高（光强大）平行性好（方向性好）激光具有的相干性好、单色性好、平行度高、亮度大等特点，使激光在各个领域都有很好的应用。知道激光在各个领域的应用及优势激光的应用利用激光相干性好的特点，人们发展了全息照相、全息存储的技术。激光全息技术：普通照相技术记录的是光的强弱(振幅)及光的颜色(频率)。而全息照相术，是记录波动(包括机械波、电磁波和光波)干扰的振幅和位相分布，以及使之再现的专门技术。全息照相实验激光的应用——相干性好、单色性强激光全息技术全息照相拍摄原理：全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，它是利用参考光和物光发生干涉形成的。同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉，底片上记录两束光叠加后明暗相间的干涉图像。各点的明暗程度反映了叠加的加强和减弱的情形。参考光

反射光物光物激光的应用——相干性好、单色性强照相底片全息照片的观看：激光全息技术用激光照射全息照片，在照片的另一侧可观看原物体的立体的像。激光的应用——相干性好、单色性强人眼照明光人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立体景物。从不同的角度去观察，可以看到原来物体的不同侧面。激光全息技术每一片碎片都包括被摄物体的完整信息激光的应用——相干性好、单色性强人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)英女王的全息照片艺术品展示激光全息技术激光的应用——相干性好、单色性强人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光光纤通信利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高。激光通信又称光纤通信，正在被广泛应用，它用极细的玻璃光导纤维制成的光缆代替金属电缆，用激光作载波代替电流传输信息。传导原理：全反射激光的应用——相干性好、单色性强人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光光纤通信③传递图象，色彩逼真；②通话质量高，通电话声音清晰，传输数据准确无误；比较以往的通信技术，激光通信具有4个显著的特点：①信息容量大，一束光导纤维可容纳100亿路电话；激光的应用——相干性好、单色性强④保密性能好，要想截获在光缆中传输的激光是十分困难的。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)精确测定物体的长度由于激光是很好的单色光，它产生的干涉现象最清晰。两束相干光产生的叠加效果与两束光通过的路程差有关，只要其中一束光通过的路程改变半个波长，干涉条纹就会发生明显变化：原来的明条纹变成暗条纹。所以，利用干涉现象可以精确测定物体的长度。由于激光的单色性很好，所以测量的精度很高，利用激光测量几米的长度，测量精度可以小于0.1μm。激光尺寸测量仪激光的应用——相干性好、单色性强人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光测距由于激光是非常好的平行光，用它测量距离可以达到很高的精度。对准目标发出一个极短时间的激光脉冲，测出激光从发射到反射回发射点经过的时间t。就可以按公式

，求出从发射点到被测目标的距离S。实际上按这种原理制成的激光测距仪就是一种激光雷达。激光的应用——平行度高、亮度高人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光雷达用途很多，它不仅可以测量距离，还能测定被测目标的方位、速度，甚至能描绘出目标的形状，进行识别和自动跟踪。所以激光雷达可以用在导航、气象、天文、大地测量、军事、宇航技术等方面。卫星激光测距仪激光的应用——平行度高、亮度高激光测距人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)空间激光通信空间激光通信激光的应用——平行度高、亮度高信息时代的发展需要建立传输速率快、信息量大、覆盖空间广的通信网络系统。采用激光进行空间卫星的通信，是实现高码率通信的最佳方案，甚至被认为是唯一手段，尤其是在空间卫星日益拥挤的今天。人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光写、读由于激光的平行度好，激光可以汇聚到一个很小的点上，利用激光可以在光盘上刻录密度很高的信息，也可以利用激光从VCD机、CD唱机或计算机的光盘上读出记录的信息，经过处理后还原成声音或图像。激光的应用——平行度高、亮度高VCD机CD唱机光盘人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光加工激光的应用——平行度高、亮度高将激光器发出的激光经光学系统聚焦后，在待加工的工件上形成密度很高、能量很大、直径很小的光斑，使受照部位迅速熔化或汽化，以完成特定要求的加工，包括切割、焊接、打孔、划片、整形、热处理和表面处理等。激光打孔激光切割激光切割出的图形人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光的应用——平行度高、亮度高激光加工高能激光（能产生约5500°C的高温）把大块硬质材料焊接在一起激光焊接人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)人教版高中物理选修3-413.8激光(共51张PPT)激光的应用——平行度高、亮度高激光核聚变利用强激光产生的高压引发核聚变。这是激光NOVA靶室，在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料样品上，引发核聚变。激光的应用——平行度高、亮度高激光保鲜

从而达到杀虫、灭菌、提高食品卫生质量、保持或改善食品的营养品质和原有风味，以及延长食品储藏期和销售期的目的。激光辐射保鲜储藏技术，也就是以高能射线与物质作用产生物理效应和生物效应的理论和技术为基础，使用

射线、X射线和电子射线对食品进行照射。激光的应用——平行度高、亮度高激光手术、激光治疗激光美容用脉冲的染料激光（波长585nm）处理皮肤色素沉着处理前处理后激光的应用——平行度高、亮度高激光治疗包括：辐照、烧灼、汽化、光刀切割以及光针针灸等。激光眼科手术激光手术、激光治疗激光的应用——平行度高、亮度高激光武器利用大能量激光器发射的激光束来攻击敌方，使被照射处形成能量、密度很高的光斑，被照射物体表面迅速熔化或汽化。激光武器具有很强的攻击力，常被称为“死光”，激光以3×108m/s的高速出击，只要对准目标，即可命中。激光枪单兵激光武器激光的应用——平行度高、亮度高高能激光武器（强激光武器、激光炮）：利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段）美国研制的天基激光器，可用于防御核攻击美国TRW公司设计的中红外先进化学激光武器结构示意图激光武器激光的应用——平行度高、亮度高激光武器高能激光武器的历史与现状1973年春，美军用激光炮一举击落长4.57m时速482.8km的飞行靶机;1976年以用激光炮击落两架飞行于900m高空的高空无人架驶飞机;1978年美国陆军用激光炮在1—2km内击落正在高速飞行的“陶式”反坦克导弹弹头裂成碎片;前苏联更超前于美国,曾先后进行过十八次反卫星实验,1975年曾照瞎了美国位于印度洋上空一预警、通信卫星，美提出强烈抗议，苏联说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏。90年代举世瞩目的“星球大战计划”中的定向能武器就是一种高能激光武器，现转称为“美国国家导弹防御计划”，仍在大力研究。美国化学激光器功率已达到2.2兆瓦。激光的应用——平行度高、亮度高1982年开始研制，1990年1--3月在野外试验成功，海湾战争中装配在美军第七步兵师，参加了“沙漠盾牌”和“沙漠风暴”作战。激光武器“魟鱼”激光致盲武器激光的应用——平行度高、亮度高激光弦目描准具（英国激光武器是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间安装在“竞技神”号战舰上，实战中效果良好，造