激光共28张概要.pptx

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（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；医学医学“光刀光刀”、焊接。利用强、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年年以以用用激激光光炮炮击击落落两两架架飞飞行行于于900m高高空空的的高高空空无无人人架架驶飞机驶飞机;1978年年美美国国陆陆军军用用激激光光炮炮在在1-2Km内内击击落落正正在在高高速速飞飞行行的的“陶陶式式”反坦克导弹弹头裂成碎片反坦克导弹弹头裂成碎片;前前苏苏联联更更超超前前于于美美国国,曾曾先先后后进进行行过过十十八八次次反反卫卫星星实实验验,1975,1975年年曾曾照照瞎瞎了了美美国国位位于于印印度度洋洋上上空空一一预预警警、通通信信卫卫星星，美美提提出出强强烈烈抗抗议议，苏联说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏。苏联说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏。9090年年代代举举世世瞩瞩目目的的“星星球球大大战战计计划划”中中的的定定向向能能武武器器就就是是一一种种高高能激光武器，现转称为能激光武器，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“魟鱼魟鱼”激光致盲武器激光致盲武器19821982年年开开始始研研制制，19901990年年1-31-3月月在在野野外外试试验验成成功功，海海湾湾战战争争中中装装配配在在美美军军第第七七步步兵兵师师，参参加加了了“沙沙漠漠盾盾牌牌”和和“沙沙漠漠风风暴暴”作战。作战。激光弦目描准具（英国）激光弦目描准具（英国）是是一一种种激激光光致致盲盲描描准准具具，19821982年年马马鸟鸟战战争争期期间间安安装装在在“竞竞技技神神”号号战战舰舰上上，实实战战中中效效果果良良好好，造造成成3 3架架阿阿根根廷廷飞飞机机失失事事。所所有有这这一一切切均均是是保保密密的的。直直致致19891989年年英英军军舰舰“考考文文垂垂”号号上上因因帆帆布布未未盖盖好好才才被被记记者者拍拍下下照照片片，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。用用肉肉眼眼去去看看，全全息息照照片片上上只只有有些些乱乱七七八八糟糟的条纹的条纹 用用一一束束激激光光去去照照射射该该照照片片，眼眼前前就就会会出出现现逼逼真真的的立立体体景景物物 从从不不同同的的角角度度去去观观察察，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 B3.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榴石激光器 C.液体、化学和半导体激光器隐身液体、化学和半导体激光器隐身”和和“变色变色”激光器激光器:二氧化碳激光器，可二氧化碳激光器，可 称称“隐身人隐身人”，因，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，微米，“身身”处红处红外区，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