13.8激光教學目標 （一）物理觀念1.了解激光的特點；了解激光的應用。2.通過閱讀，收集整理相關資料，認識激光的特點和應用.（二）科學思維、科學探究1.通過課外閱讀，收集整理有關激光應用的資料，培養(yǎng)加工處理信息的能力.2.通過對激光的特點及應用的學習，培養(yǎng)應用物理知識解決實際問題的能力.（三）科學態(tài)度與責任通過對激光應用的學習，使學生感受到科學知識的無究力量，培養(yǎng)熱愛科學的品質(zhì).重點：激光的特點以及激光的應用 難點：激光和自然光的區(qū)別,全息照相的原理。教學方法1.通過對自然光的分析，提出激光的相干性.2.通過學生課前閱讀，初步了解激光的特點及廣泛應用.3.通過收集激光方面的材料，討論交流，進一步掌握激光的特點及應用知識.4.通過觀看錄像，進一步加深對激光知識的了解.新課教學：導入新課:激光最初的中文名叫作“鐳射”“萊塞”,是它的英文名稱laser的音譯,是英文light amplification by stimulated emission of radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是“通過受激輻射光擴大”。激光應用很廣泛,你知道有哪些應用嗎? 1.自然光與激光(1)光是從物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的。原子獲得能量后處于不穩(wěn)定狀態(tài) ,它會以光的形式把能量發(fā)射出去。普通的光源原子在什么時刻發(fā)光、在哪個方向偏振,完全是隨機(填“一定”或“隨機”)的,所以兩個獨立的普通光源發(fā)出的光是非相干光(填“相干光”或“非相干光”)。(2)激光是一種通過人工方法獲得的一種頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光,所以激光是一種相干光。2.激光的特點(1)相干性:激光是相干光,所以它能像無線電波那樣被調(diào)制,用來傳遞信息。(2)平行度:激光的平行度好,能傳播相當遠的距離,可以用于精確的測距。(3)亮度:激光的亮度高,可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量,可以用于切割、焊接以及在堅硬材料上打孔等。3.全息照相(1)普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息,而全息照相技術還可以記錄光波的相位信息。(2)拍攝全息照片時將同一束激光分為兩部分,一部分直接照射到底片上(稱為參考光),另一部分通過被拍攝物反射后再到底片上(稱為物光),參考光和物光在底片上相遇時發(fā)生干涉,形成復雜的干涉條紋。(3)全息照相使用的光源是激光(相干光),利用的是光的干涉原理,觀看全息照片時可以看到原物體的立體像。思考：1.對于發(fā)光物質(zhì)來說,光是從哪里射出的?解答:是從物質(zhì)的原子中發(fā)射出來的。2.激光是相干光嗎?解答:激光是相干光。3.全息照相技術記錄光波的哪些信息?解答:記錄光波的強弱信息與相位信息。重難點探究主題1:激光的特點及應用問題:(1)激光有哪些特點?(2)結合教材,上網(wǎng)查一下激光有哪些應用?分別利用了激光的什么特點?解答:(1)相干性好:容易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,且易于調(diào)制。平行度好:傳播過程激光的擴散程度小,可以精確測距。亮度高:可以在很小的空間和很短的時間內(nèi)集中很大的能量。單色性好:頻率范圍極窄,顏色幾乎是完全一致的。(2)光纖通信,利用了激光相干性好、易調(diào)制的特點;激光雷達,利用了激光的平行度好;激光讀、寫,利用了激光的平行度好;激光加工,包括切割、焊接、打孔、劃片、整形、熱處理和表面處理,利用了激光亮度高的特點;醫(yī)用激光刀,利用了激光的亮度高、平行度好的特點;引起核聚變,利用了激光亮度高的特點。除此以外,還有激光育種、激光保鮮、激光武器和激光光源等方面的應用。知識鏈接:激光最初的中文名叫作“鐳射”“萊塞”,是英文名稱laser的音譯,1964年按照我國著名科學家錢學森的建議改稱“激光”。主題2:全息照相問題:(1)全息照相的原理是什么?與普通照相相比,它多了哪些光信息?(2)激光防偽是利用了全息照相技術嗎?解答:(1)全息照相利用了光的干涉原理。全息照相不但記錄了普通照相技術所記錄的光的強弱信息,還記錄了光波的相位信息。(2)激光防偽技術是全息照相的一方面的應用。知識鏈接:觀察全息照片時,要用激光照射照片,從另一側觀察。課堂練習1.(考查對激光的認識)對于激光的認識,以下說法正確的是()。a.普通光源發(fā)出的光都是激光b.激光是自然界普遍存在的一種光c.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光d.激光已經(jīng)深入到我們生活中的各個方面【解析】普通光源發(fā)出的光是自然光,是非相干光。激光是人工產(chǎn)生的光,具有很好的相干性,激光已得到廣泛的應用。所以選項c、d正確。【答案】cd【點評】 激光是人工產(chǎn)生的相干光,現(xiàn)在已經(jīng)有很廣泛的應用。 2.(考查激光的相干性)在做雙縫干涉實驗時,常用激光光源,這主要是應用激光的()。a.平行性好b.反射性好 c.亮度高的特性d.相干性好【解析】激光具有相干性好的特點。【答案】d【點評】 利用激光做雙縫干涉實驗是利用了激光的相干性。3.(考查激光的性質(zhì)與應用)下列所述應用激光的事例中,說法正確的是()。a.激光平行度好可以用于測距b.激光能量十分集中,醫(yī)療中外科研制的“激光刀”就利用了這個特點,而且有效地減少了細菌的感染c.激光的亮度高,可以用于室內(nèi)照明d.激光的相干性好,可用于全息照相【解析】激光平行度好,即使傳播了很遠的距離之后,它仍保持一定的強度,此特點可用于激光測距,選項a正確。激光的亮度高,能量十分集中,可應用于金屬的加工、激光醫(yī)療、激光美容、激光武器等,選項b正確。激光具有很好的相干性,可應用于全息照相,由于它記錄了光的相位信息,所以看起來跟真的一樣,立體感較強,選項d正確。激光亮度高,但是單色的,因此不能用于室內(nèi)照明,所以選項c錯誤。【答案】abd【點評】要了解激光的性質(zhì)與各種用途的對應性。4.(考查全息照相)關于全息照相,下列說法中正確的是()。a.普通照相技術所記錄的只是光波的強弱信息,而全息照相技術還可以記錄光波的相位信息b.全息照片的拍攝利用了光的衍射現(xiàn)象c.激光的出現(xiàn)使全息技術得到了長足的發(fā)展d.立體電影的拍攝利用的是全息照相技術【解析】由全息照相的原理可知a對,b錯;立體電影的拍攝是利用了光的偏振,故d錯。【答案】ac【點評】全息照相利用了激光的相干性。5.讓激光照射到vcd機、cd機、dvd機或計算機的光盤上,就可以讀取光盤上記錄的信息,經(jīng)過處理后還原成聲音和圖像,這是利用了激光的()。a.平行度好,可以會聚到很小的一點上b.相干性好,可以很容易形成干涉圖樣c.亮度高,可以在很短的時間內(nèi)集中很大的能量d.波長短,很容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【分析】對激光的相干性好、平行度好、亮度高等特點及對應的應用應有所了解。【解析】激光的平行度好,容易會聚成一個很小的光點,讓激光照射到vcd機、cd機、dvd機或計算機的光盤上,傳感器把光盤反射的光轉化為電信號進行處理,還原出聲音或圖像,只有選項a正確。【答案】a【點撥】與自然光相比,激光具有以下幾個重要特性:激光相干性非常好。激光束的平行度非常好。激光的亮度高。拓展二:激光測距與測速6.利用激光遇到物體發(fā)生反射,可以測定物體的有關參量。如圖甲所示,b是固定的集激光發(fā)射和接收于一體的裝置,c為一輛在水平地面上做勻速直線運動的小車。現(xiàn)使b對準正在行駛的小車c,每隔一個固定時間t0發(fā)射一激光脈沖,如圖乙中幅度大的波形所示;而b接收到的由小車c反射回來的脈沖,如圖乙中幅度小的波形所示。發(fā)射和接收激光脈沖的時間間隔如圖乙所示,t0、t、t均已知,設光在空氣中的傳播速度為c。請根據(jù)以上所給信息:(1)判斷小車的運動方向(“向左”或“向右”)。(2)計算小車速度的大小。【分析】根據(jù)發(fā)射激光脈沖和接收到激光脈沖的時間間隔逐漸增大可知小車越來越遠,由此可知小車的運動方向。【解析】(1)由于激光發(fā)射裝置b每隔一個固定時間t0發(fā)射一激光脈沖,若小車不動,發(fā)射激光脈沖后到接收到返回的激光脈沖間的時間間隔應該是恒定的,而從圖的波形看,從發(fā)射到接收的時間間隔逐漸增大,因此可以判斷小車c的運動方向與激光發(fā)射的方向相同,即小車向右運動。(2)要求小車的速度,關鍵是要求出小車通過的某段位移和在這段位移內(nèi)所用的時間,這里可以用運動學中處理追及問題的方法來求解。畫出運動示意圖如圖丙所示。丙s=od-oa=c(t2-t1)t2-t1=(t+t)2-小車從a運動到d所用的時間為:t=t0-+t+t2=t0+t2s=vt解得v=ct2t0+t。【答案】(1)小車向右運動(2)ct2t0+t【點撥】(1)激光測距、測速是利用了激光平行度好的性質(zhì)。(2)激光測距的原理是光在同種均勻介質(zhì)中沿直線勻速傳播。(3)激光測速是在測距的基礎上,利用了在時間間隔很小的情況下,平均速度近似為瞬時速度的原理。作業(yè)：1.將激光束的寬度聚焦到納米級(10-9m)范圍內(nèi),可修復人體已損壞的器官,可對dna分子進行超微型基因修復,把至今尚令人無奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除,以上功能是利用了激光的()。a.單色性好b.平行度好c.粒子性d.高能量【解析】激光的平行度好,故可聚焦到很小的范圍;激光的亮度高、能量大,故可修復器官。【答案】bd2.下列說法正確的是()。a.兩支鉛筆靠在一起,自然光從筆縫中通過后就成了偏振光b.偏振光可以是橫波,也可以是縱波c.因為激光的方向性好,所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象d.激光可以像刀子一樣切除腫瘤【解析】兩支普通鉛筆靠在一起,中間的縫遠遠地大于光的波長,因此,光從中通過時不會成為偏振光;光是橫波,偏振光也是橫波;激光也是光,因此激光就具有光波的特性,能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象;激光有很多用途,其中可用來做手術,切除腫瘤。【答案】d3.激光器發(fā)光功率為p,發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長為,c表示光在真空中的速度,下列說法中正確的是()。a.該光在真空中的波長為nb.該光在真空中的波長為c.該光的頻率為d.該光的頻率為cn【解析】注意光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,頻率不會發(fā)生變化,對激光也是一樣,由于速度變化,波長會相應變化,同一頻率的光在真空中的波長大于在介質(zhì)中的波長。【答案】ad4.應用激光平行性好的特點,可以精確地測量距離。對準目標發(fā)射一個極短的激光脈沖,測量發(fā)射脈沖與收到的