人教版高中物理选修3-4课件：13.8《激光》.ppt

1、高中物理新人教版 选修- 4系列课件 13.8激光 教学目标教学目标 1 1、激光及其产生、激光及其产生 （1 1）概念：）概念： （2 2）产生机理：）产生机理： 2 2、激光的特性及应用、激光的特性及应用 （1 1）相干性应用）相干性应用 （2 2）平行度好）平行度好 （3 3）亮度高（能量高）亮度高（能量高） （4 4）单色性好）单色性好 物体发光的微观机理 物质中的原子受到激发以后，原子能量增物质中的原子受到激发以后，原子能量增 加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向 低能态跃迁的过程中，会发出光。低能态跃迁的过程中，会发出光。 普通光源普通光

2、源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）（白炽灯、日光灯、高压水银灯） 的发光过程为的发光过程为自发辐射自发辐射。各原子自发辐射发出。各原子自发辐射发出 的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定 相同相同为为非相干光非相干光。 一、激光及其产生一、激光及其产生 1 1、概念：、概念： 激光准确内涵是激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大辐射的受激发射的光放大”。 英文全称为英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为缩写为LaserLaser，中文也常音译为，中文也常音译为“镭

3、射镭射”。 2 2、产生机理：、产生机理： 原子受激辐射后发生跃迁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，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 跃迁时辐射出跃迁时辐射出相位、频率、方向相位、频率、方向等完全相同的等完全相同的 光，这种光叫作激光。光，这种光叫作激光。 激光的发展史激光的发展史 1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了 关于激光器的经典论文，奠定了激光发展关于激光器的经典论文，奠定了激光发展 的基础。的基础。 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公

4、司年，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实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台 红宝石激光器。红宝石激光器。 1965年，第一台可产生大功率激光的器件年，第一台可产生大功率激光的器件- 二氧化碳激光器诞生。二氧化碳激光器诞生。 1967年，第一台射线激光器研制成功。年，第一台射线激光器研制成功。 梅梅 曼曼 和和 第第 一一 只只 激激 光光 器器 红宝石激光器 气体激光器气体激光器 固体激光器固体激光器 半导体激光器半导体激光器 二. 激光的特性及应用 1.相干性应用：相干性应用：光纤通讯、激光全息技术光纤通讯、激光全息技术 2.平行度好：平行度好：测距、测速（

5、激光雷达测速）测距、测速（激光雷达测速） 信息存储和阅读（信息存储和阅读（DVDDVD、CDCD唱唱 机、计算机光盘机、计算机光盘 3.亮度高（能量高）：亮度高（能量高）： 工业切割、焊接；工业切割、焊接； 医学“光刀”、焊接。利用强医学“光刀”、焊接。利用强 激光产生的高压引发核聚变。激光产生的高压引发核聚变。 形形色色的激光武器形形色色的激光武器 1）激光枪）激光枪 2）高能激光武器（强激光武器、激光炮）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、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）坦克等大型目标的武器。（现仍在

6、研制阶段） 历史与现状：历史与现状： 1973年春，美军用激光炮一举击落长年春，美军用激光炮一举击落长4.57m时速时速 482.8Km的飞行靶机的飞行靶机; 1976年以用激光炮击落两架年以用激光炮击落两架 飞行于飞行于900m高空的高空无人架高空的高空无人架 驶飞机驶飞机; 1978年美国陆军用激光炮在年美国陆军用激光炮在1- 2Km内击落正在高速飞行的内击落正在高速飞行的“陶式陶式” 反坦克导弹弹头裂成碎片反坦克导弹弹头裂成碎片; 前苏联更超前于美国前苏联更超前于美国, ,曾先后进行过十八次反卫星实验曾先后进行过十八次反卫星实验, ,19751975年曾年曾 照瞎了美国位于印度洋上空一预

7、警照瞎了美国位于印度洋上空一预警、通信卫星通信卫星，美提出强烈抗议美提出强烈抗议， 苏联说没有这回事苏联说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏美只好吃了一哑吧亏。 9090年代举世瞩目的年代举世瞩目的“星球大战计划星球大战计划”中的定向能武器就是一种高中的定向能武器就是一种高 能激光武器能激光武器，现转称为现转称为“美国国家导弹防御计划美国国家导弹防御计划”，仍在大力研究仍在大力研究。 美国化学激光器功率已达到美国化学激光器功率已达到2.22.2兆瓦兆瓦 “魟鱼”激光致盲武器魟鱼”激光致盲武器 19821982年开始研制年开始研制，19901990年年 1 1- -3 3月在野外试验成功月在野外试验

8、成功， 海湾战争中装配在美军海湾战争中装配在美军 第 七 步 兵 师第 七 步 兵 师 ， 参 加 了参 加 了 “沙漠盾牌沙漠盾牌”和和“沙漠沙漠 风暴风暴”作战作战。 激光弦目描准具（英国）激光弦目描准具（英国） 是一种激光致盲描准具是一种激光致盲描准具，19821982年马鸟战争期间安年马鸟战争期间安 装在装在“竞技神竞技神”号战舰上号战舰上，实战中效果良好实战中效果良好，造成造成3 3架架 阿根廷飞机失事阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的所有这一切均是保密的。直致直致19891989年年 英军舰英军舰“考文垂考文垂”号上因帆布未盖好才被记者拍下照片号上因帆布未盖好才被记者拍下照片，

9、19901990年公布于世年公布于世。 （谐振腔有选频作用）（谐振腔有选频作用） 4、单色性好、单色性好 全息照相：全息照相： 参考光参考光 照相底片照相底片 反射光反射光 物光物光 物物 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。两者干涉，在底片上形成复杂 的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强 和减弱的情形。 照明光照明光 全全 息息 照照 片片 人眼人眼 全息照片的观看：全息照片的观看： 用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看 原物体的立体的像。原物体的立体的像。 用肉眼去看用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟全息照片上只有些

10、乱七八糟 的条纹的条纹 用一束激光去照射该照片用一束激光去照射该照片，眼前就会出现眼前就会出现 逼真的立体景物逼真的立体景物 从不同的角度去观察从不同的角度去观察，可可 以看到原来物体的不同侧面以看到原来物体的不同侧面 每一片碎片都包括被摄物体的完整信息每一片碎片都包括被摄物体的完整信息 英女王的全息照片英女王的全息照片 艺术品展示艺术品展示 练习练习1.1. 激光全息照相技术主要是利用激光激光全息照相技术主要是利用激光 的哪一种优良特性的哪一种优良特性 （A A）亮度高）亮度高 （B B）方向性好）方向性好 （C C）相干性好）相干性好 （D D）抗电磁干扰能力强）抗电磁干扰能力强 答案：答

11、案：C C 下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是 （A A）前者是相干光，后者是非相干光。）前者是相干光，后者是非相干光。 （B B）前者是非相干光，后者是相干光。）前者是非相干光，后者是相干光。 （C C）都是相干光。）都是相干光。 （D D）都是非相干光。）都是非相干光。 练习练习2.2. 答案：答案：B B 3. 激光器的种类 A. 气体激光器气体激光器: :最常见的是氦氖激光器最常见的是氦氖激光器, ,另一种典另一种典 型代表是氩离子激光器型代表是氩离子激光器 B. .固体激光器固体激光器: :红宝石激光器红宝石激光器, ,钇铝石榴石激光器钇铝石

12、榴石激光器 C. . 液体、化学和半导体激光器隐身”和“变色”液体、化学和半导体激光器隐身”和“变色” 激光器激光器: :二氧化碳激光器，可二氧化碳激光器，可 称“隐身人”，因称“隐身人”，因 为它发出的激光波长为为它发出的激光波长为10.610.6微米，“身”处红微米，“身”处红 外区，肉眼不能觉察外区，肉眼不能觉察; ; 确实能变色确实能变色, ,只要转动只要转动 一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、黄、一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。 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、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传播很远距离能保持一定 强度，可精确测距测速强度，可精确测距测速 激光雷达激光雷达 可会聚于很小的一点，记可会聚于很小的一点，记 录信息密度高录信息密度高 DVDDVD、CDCD、VCDVCD机，机， 计算机光驱计算机光驱 亮度高亮度高 可在很小空间短时间内集可在很小空间短时间内集 中很大能量中很大能量 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