1、高中物理新人教版選修- 4系列課件13.8激光教學目標教學目標1 1、激光及其產生、激光及其產生 （1 1）概念：）概念： （2 2）產生機理：）產生機理： 2 2、激光的特性及應用、激光的特性及應用 （1 1）相干性應用）相干性應用 （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）單色性好）單色性好 物體發光的微觀機理 物質中的原子受到激發以后，原子能量增物質中的原子受到激發以后，原子能量增加，處于不穩定狀態，要向低能態躍遷。在向加，處于不穩定狀態，要向低能態躍遷。在向低能態躍遷的過程中，會發出光。低能態躍遷的過程中，會發出光。 普通光源普通光源（白熾燈、

2、日光燈、高壓水銀燈）（白熾燈、日光燈、高壓水銀燈）的發光過程為的發光過程為自發輻射自發輻射。各原子自發輻射發出。各原子自發輻射發出的光彼此獨立，頻率、振動方向、相位不一定的光彼此獨立，頻率、振動方向、相位不一定相同相同為為非相干光非相干光。一、激光及其產生一、激光及其產生1 1、概念：、概念：激光準確內涵是激光準確內涵是“輻射的受激發射的光放大輻射的受激發射的光放大”。 英文全稱為英文全稱為Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 縮寫為縮寫為LaserLaser，中文也常音譯為，中文也常音譯為“鐳射鐳射”。 2 2、產生機

3、理：、產生機理： 原子受激輻射后發生躍遷原子受激輻射后發生躍遷 某些物質的原子中的粒子受光或電刺激，某些物質的原子中的粒子受光或電刺激，使低能級的原子變成高能級原子，在向低能態使低能級的原子變成高能級原子，在向低能態躍遷時輻射出躍遷時輻射出相位、頻率、方向相位、頻率、方向等完全相同的等完全相同的光，這種光叫作激光。光，這種光叫作激光。激光的發展史激光的發展史 1958年，貝爾實驗室的湯斯和肖洛發表了年，貝爾實驗室的湯斯和肖洛發表了關于激光器的經典論文，奠定了激光發展關于激光器的經典論文，奠定了激光發展的基礎。的基礎。 1960年，美國加利福尼亞州休斯航空公司年，美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗

4、室的研究員梅曼發明了世界上第一臺實驗室的研究員梅曼發明了世界上第一臺紅寶石激光器。紅寶石激光器。 1965年，第一臺可產生大功率激光的器件年，第一臺可產生大功率激光的器件-二氧化碳激光器誕生。二氧化碳激光器誕生。 1967年，第一臺射線激光器研制成功。年，第一臺射線激光器研制成功。 梅梅曼曼和和第第一一只只激激光光器器紅寶石激光器氣體激光器氣體激光器固體激光器固體激光器半導體激光器半導體激光器二. 激光的特性及應用1.相干性應用：相干性應用：光纖通訊、激光全息技術光纖通訊、激光全息技術2.平行度好：平行度好：測距、測速（激光雷達測速）測距、測速（激光雷達測速） 信息存儲和閱讀（信息存儲和閱讀（

5、DVDDVD、CDCD唱唱 機、計算機光盤機、計算機光盤3.亮度高（能量高）：亮度高（能量高）：工業切割、焊接；工業切割、焊接； 醫學醫學“光刀光刀”、焊接。利用強、焊接。利用強激光產生的高壓引發核聚變。激光產生的高壓引發核聚變。形形色色的激光武器形形色色的激光武器1）激光槍）激光槍2）高能激光武器（強激光武器、激光炮）高能激光武器（強激光武器、激光炮） 利用高功能激光摧毀敵方衛星、導彈、飛機、利用高功能激光摧毀敵方衛星、導彈、飛機、坦克等大型目標的武器。（現仍在研制階段）坦克等大型目標的武器。（現仍在研制階段）歷史與現狀：歷史與現狀：1973年春，美軍用激光炮一舉擊落長年春，美軍用激光炮一舉

6、擊落長4.57m時速時速482.8Km的飛行靶機的飛行靶機;1976年以用激光炮擊落兩架年以用激光炮擊落兩架飛行于飛行于900m高空的高空無人架高空的高空無人架駛飛機駛飛機;1978年美國陸軍用激光炮在年美國陸軍用激光炮在1-2Km內擊落正在高速飛行的內擊落正在高速飛行的“陶式陶式”反坦克導彈彈頭裂成碎片反坦克導彈彈頭裂成碎片;前蘇聯更超前于美國前蘇聯更超前于美國, ,曾先后進行過十八次反衛星實驗曾先后進行過十八次反衛星實驗,1975,1975年曾年曾照瞎了美國位于印度洋上空一預警、通信衛星，美提出強烈抗議，照瞎了美國位于印度洋上空一預警、通信衛星，美提出強烈抗議，蘇聯說沒有這回事，美只好吃了

7、一啞吧虧。蘇聯說沒有這回事，美只好吃了一啞吧虧。9090年代舉世矚目的年代舉世矚目的“星球大戰計劃星球大戰計劃”中的定向能武器就是一種高中的定向能武器就是一種高能激光武器，現轉稱為能激光武器，現轉稱為“美國國家導彈防御計劃美國國家導彈防御計劃”，仍在大力研究。，仍在大力研究。美國化學激光器功率已達到美國化學激光器功率已達到2.22.2兆瓦兆瓦“魟魚魟魚”激光致盲武器激光致盲武器19821982年開始研制，年開始研制，19901990年年1-31-3月在野外試驗成功，月在野外試驗成功，海灣戰爭中裝配在美軍海灣戰爭中裝配在美軍第 七 步 兵 師 ， 參 加 了第 七 步 兵 師 ， 參 加 了“沙

8、漠盾牌沙漠盾牌”和和“沙漠沙漠風暴風暴”作戰。作戰。激光弦目描準具（英國）激光弦目描準具（英國）是一種激光致盲描準具，是一種激光致盲描準具，19821982年馬鳥戰爭期間安年馬鳥戰爭期間安裝在裝在“競技神競技神”號戰艦上，實戰中效果良好，造成號戰艦上，實戰中效果良好，造成3 3架架阿根廷飛機失事。所有這一切均是保密的。直致阿根廷飛機失事。所有這一切均是保密的。直致19891989年年英軍艦英軍艦“考文垂考文垂”號上因帆布未蓋好才被記者拍下照片，號上因帆布未蓋好才被記者拍下照片，19901990年公布于世。年公布于世。（諧振腔有選頻作用）（諧振腔有選頻作用）4、單色性好、單色性好全息照相：全息照

9、相：參考光參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兩束，參考光直接照到底片上，物光也到達底片。兩者干涉，在底片上形成復雜的干涉條紋，各點的明暗程度反映了疊加的加強和減弱的情形。照明光照明光全全息息照照片片人眼人眼全息照片的觀看：全息照片的觀看：用激光照射全息照片，在照片的另一側觀看用激光照射全息照片，在照片的另一側觀看原物體的立體的像。原物體的立體的像。 用肉眼去看，全息照片上只有些亂七八糟用肉眼去看，全息照片上只有些亂七八糟的條紋的條紋 用一束激光去照射該照片，眼前就會出現用一束激光去照射該照片，眼前就會出現逼真的立體景物逼真的立體景物 從不同的角度去觀察，可從不同的角

10、度去觀察，可以看到原來物體的不同側面以看到原來物體的不同側面 每一片碎片都包括被攝物體的完整信息每一片碎片都包括被攝物體的完整信息英女王的全息照片英女王的全息照片 藝術品展示藝術品展示 練習練習1.1. 激光全息照相技術主要是利用激光激光全息照相技術主要是利用激光的哪一種優良特性的哪一種優良特性（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）抗電磁干擾能力強）抗電磁干擾能力強答案：答案：C C下面關于普通光和激光的特點敘述正確的是下面關于普通光和激光的特點敘述正確的是（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

11、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。練習練習2.2.答案：答案：B B3. 激光器的種類A. 氣體激光器氣體激光器: :最常見的是氦氖激光器最常見的是氦氖激光器, ,另一種典另一種典型代表是氬離子激光器型代表是氬離子激光器 B. .固體激光器固體激光器: :紅寶石激光器紅寶石激光器, ,釔鋁石榴石激光器釔鋁石榴石激光器 C. . 液體、化學和半導體激光器隱身液體、化學和半導體激光器隱身”和和“變色變色”激光器激光器: :二氧化碳激光器，可二氧化碳激光器，可 稱稱“隱身人隱身人”，因，因為它發出的激光波長為為它發出的激光波長為10.610.6微米，微米，“身身”處紅處紅外區，肉眼不能覺察外區，肉眼不能覺察; ; 確實能變色確實能變色, ,只要轉動只要轉動一個激光器上的旋鈕，就可以獲得紅、橙、黃、一個激光器上的旋鈕，就可以獲得紅、橙、黃、綠、青、藍、紫各種顏色的激光。綠、青、藍、紫各種顏色的激光。 特點特點作用作用應用實例應用實例相干光相干光 可進行調制、傳遞信息可進行調制、傳遞信息光纖通信光纖通信平行度平行度非常好非常好傳播很遠距離能保持一定傳播很遠距離能保持一定強度，可精確測距測速