2021人教版选修《激光》word教案.doc

2021人教版选修《激光》word教案
江苏省华罗庚中学 戴建华
一、教学目标
1、知识与技能
（1）明白得自发发射、受激吸取和受激发射。
（2）了解激光产生的机理。
（3）了解激光器的构造和工作原理。
2、过程与方法
（1）通过对自发发射、受激吸取、受激发射的学习，了解原子发光的原理及特点，进一步明白得原子能级理论。
（2）对激光产生的机理、激光器的结构和工作原理的学习和分析，认识科学探究并把握科学探究的方法。
3、情感、态度与价值观
（1）通过学生对激光产生气理及激光器的学习和分析，进展学生对科学的好奇心和求知欲，体验探究自然规律的艰辛与欢乐。
（2）通过对学习过程的调控、对物理问题的解决，培养学生信息收集和处理能力和分析解决问题的能力。
二、设计思路
本节内容在科课程标准中的要求不高，要紧是让学生了解激光的产生气理以及一些常用激光器的构造和工作原理。然而通过本节课的学习，能使学生更进一步了解原子的结构和明白得原子的能级理论。
本节课的设计思路是在向学生介绍激光产生气理和激光器的构造、工作原理的同时，设计一些问题，让学生在解决这些问题的过程中，对原子的结构和原子的能级理论加深经历和明白得，达到对知识的复习与巩固，培养学生应用知识及进行科学探究和创新的能力。
三、重点与难点
激光的产生气理是本节的重点，需要在教学过程中加深学生对原子结构和原子能级理论的明白得。
激光器的工作原理是本节课的难点，在教学过程中应使学生了解抽运装置的作用，明白得如何产生粒子数反转。
四、教学资源
演示原子跃迁过程吸取和开释光子的课件，多媒体教学设备，红宝石激光器、氦氖激光器的结构示意图。
五、教学设计
教师活动
学生活动
点评
课题的引入
提出问题：

我们在选修3-4中学习过激光的特点及应用，请大伙儿回忆一下激光的特点及相关应用。

我们明白，激光是一种人造光，那么激光是如何产生的呢？

在教师的引导下回忆前面学过的知识，回答教师的提问：激光的特点及应用：相干性好、平行度高、亮度高。在全息、测距、信息储存、医疗等方面都有广泛的应用。

提出问题的形式引入，能够引发学生的摸索，带领学生进入主题。
一、激光产生的机理
前面我们学习了原子的能级理论，原子是如何在能级之间进行跃迁的呢？

1、自发发射
提出问题，引导学生摸索和分析：
关于一般的光源，如我们熟悉的白炽灯，它们是如何发光的呢？

对学生的回答进行点评，并给出概念：
对，这确实是自发发射。

课件演示自发发射过程。

教师活动

原子吸取能量后，从较低能级跃迁到较高能级，所吸取的能量等于两能级之差；处于较高能级状态的原子是不稳固的，会自发地跃迁到较低的能量态，同时放出光子，该光子的能量也等于能级之差。

学生讨论：
灯丝原子吸取了电流做功产生的热而被激发到能量较高的状态；能量较高状态的原子是不稳固的，会自发地跃迁到较低的能量态，同时放出光子。

学生活动

复习前面所学的知识，为后面解决问题作铺垫。

学生对现象分析并进行归纳总结能够对相关的知识及规律加深明白得，并能培养归纳推理的能力。

点评

在自发发射中，原子以随机的方式回到基态，也确实是说，每个原子发光的时刻、方向、初相位差不多上不确定的，发光的频率一样也不一样。因此一般光源发出的光不是相干光。

2、受激吸取
演示课件并解说：

常温下处于热平稳状态的原子系统，多数原子都处在基态。假如一个人射光子的能量恰好等于原子基态与某个激发态的能量差，那么原子就专门容易吸取那个光子而跃迁到那个激发态上。
这种跃迁不是自发产生的，是在入射光子的刺激下产生的，因此称为受激吸取。

3、受激发射
演示课件并解说：
教师活动

观看动画演示，加深对自发发射的明白得。

学生回忆光的干涉中相干光的特点，并与一般光源发出的光相比较，进一步明白得相干光的含义。

观看课件的动画演示。

结合原子的能级理论，明白得原子的这种跃迁过程，比较被吸取的光子的能量核能级差的关系。

学生活动

动画演示能够使抽象的概念形象化，便于明白得和经历。

通过比较，能加深对概念的明白得和经历。

对所学知识进行及时的巩固，并应用于实际问题的解决，培养学生应用知识及分析问题的能力。

点评

假如一个入射光子的能量正好等于原子的某一对能级的能量差额E2-E1，那么处于激发态 E2的原子就可能受到那个光子的刺激而跃迁到能量较低的状态 E1，同时发射一个与入射光子完全相同的光子，这确实是受激发射的过程。
教师：对，它们还具有相同的相位、偏振态，且沿同一方向发出。

教师：对，然而通常状态下多数原子处于基态，如何办呢？

是的，这种状态就叫做粒子数反转，是一种非热平稳的状态。这时，一个入射光子引起的受激发射要比它被吸取的概率大得多，能够形象地说，入射光被“放大”了。

大伙儿能够阅读书上的内容并加以体会。

教师活动

学生边观看边摸索：
受激发射的光子与人射光子具有相同的能量（频率）。

学生提问：
受激发射的光子与人射光子具有相同的能量（频率），那么，其它的规律是否相同呢？

学生提问：
假如这种光子能大量产生，这种光不确实是相干光了吗？

学生：假如用一定的手段去激发原子体系，使得在激发态E2上的原子数多于低能态 E1上的原子数就能够了。

学生阅读，明白得激光的含义：
激光的英文名字 laser 是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ”的第一个字母的缩写，意思是：辐射的受激发射的光放大。

学生活动

学生依照差不多把握的知识对新的知识和规律提出自己的方法和疑问，这是培养学生探究能力和创新精神的一种有效的方法。

学生提出的设想被确信，会感到有成就感，这能够培养学生情感、态度、价值观。

点评
二、激光器
1、激光器的原理
展现激光器的原理图，并介绍各组成部分及作用。

依照激活介质的不同，激光器能够分为固体、液体、气体、染料、半导体激光器等。
2、红宝石激光器
展现红宝石激光器的结构示意图并介绍各部分的用途。

3、氦氖激光器
展现氦氖激光器的结构示意图并介绍各部分的用途。

依照教师的介绍，认识激光器的各部分的作用。
1、激活介质 它能通过受激发射而使人射光放大。
2、抽运装置 它是使激活介质产生粒子数反转的装置。
3、光学共振腔 激活介质放在其中，它能增加放大作用并对发射频率进行选择。

在教师的介绍下了解激光器的构造及工作原理，并参与讨论。

学生间的讨论及相互的交流，能够培养学生的团结协作精神。

联系实际，对所学内容进行相关应用，达到对知识的复习与巩固，培养学生应用知识及进行科学探究和科学创新的能力。

作业布置：
完成问题与练习的1、2、3。

通过课后的训练，使所学知识得到巩固。