高中物理选修3教版课件-第13章 光-8激光 18页

激光选修3—48第十三章光 ☆．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。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。光是从物质的原子中发射出来的。 一．激光的产生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，把这种光叫激光。世界上第一台红宝石激光器1960年，美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验。实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍！这是一种完全新型的光，科学家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名为Laser。 二．激光的特点及其应用1、相干性：激光是一种人工产生的相干光.（相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。）相干性应用：光纤通讯、激光全息技术没有光纤和激光器发明就不会有现在的如此发达的互联网。 二．激光的特点及其应用应用：测距、测速、信息存储和阅读2、平行度非常好：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lm多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。手持式雷达测速仪手提激光测距仪 二．激光的特点及其应用3、亮度高：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．应用：工业切割、焊接；医学“光刀”；利用强激光产生的高压引发核聚变。氧化熔化激光切割激发核聚变 特点作用应用实例相干光可进行调制、传递信息光纤通信平行度非常好传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速激光雷达可会聚于很小的一点，记录信息密度高DVD、CD、VCD机，计算机光驱亮度高可在很小空间短时间内集中很大能量激光切割、焊接、打孔、医疗手术产生高压引起核聚变人工控制聚变反应☆．激光的特点及其应用 三．全息照相“全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。被拍摄的物体：小鸡拍摄得到的全息图全息摄影：记录被摄物体反射（透射）光波中全部信息（振幅、相位）的摄影。 三．全息照相拍摄全息照片的基本光路参考光照相底片反射光物光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。 三．全息照相全息照片的观看：照明光全息照片人眼全息照片的观看：用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看原物体的立体的像。 ☆．全息照相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。激光全息图－根彩色全息苹果图 课堂练习习题1—1：激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性（）A、亮度高B、方向性好C、相干性好D、抗电磁干扰能力强C全息照片的拍摄利用了光的干涉原理，这就要求参考光和物光有很高的相干性。激光符合这个要求。 课堂练习习题1—2：激光全息照片的底片上记录了光的干涉条纹，含有被摄物体反射的光的所有信息，实现了照片的立体性。若照相时，被摄物体被挡住一部分，通过调整视线仍可看见被挡部分；照片被切开成两半，从一半上仍可看到物体的全像，照片仅像一个观察物体的窗口。激光全息照相利用了激光____________的性质.相干性好 课堂练习习题2—1：（09·宁夏）一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=300，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以450的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）【解析】：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：r=300F2如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示。由几何关系得AF=3a/8 【解析】：如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角q=600设全发射的临界角为C，sinC=1/nC=450因此，光在D点全反射。设此光线的出射点为E，由几何关系得BD=a－2AFBE=BDsin300联立可得：BE=a/8即出射点在BC边上离B点a/8的位置。 附录：激光的发展史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。汤斯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。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。梅曼1967年，Ｘ射线激光器研制成功。1997年，麻省理工研制出第一台原子激光器 全息照片是指用全息照相技术拍摄的照片。全息照相，就是将激光技术用于照相，在底片上记录下物体的全部光信息，而不像普通照相仅仅是记录物体的某一面投影。因此当底片上的物体重现时，在观看者的眼里显得异常逼真，它产生的视觉效应，完全与观看实物时一模一样。激光（参考笨笨教学思路）1、这节教材要求不高，可让学生自学，并要求学生对本节知识进行梳理。2、需展开一下：（1）相干光的条件：频率相同，相位差恒定，偏振方向一致。因机械波讲的干涉条件只有一个频率相同；     （2）全息照片为什么能记录物体位置的信息。