人教选修34 激光 第1课时 教案.docx

13.8激光教学目标 1了解激光的特点及其应用，知道激光和自然光的区别2知道全息照相的原理，理解相位差是形成立体图像的根本原因3体验现代科技的神奇，发现的科学的美妙重点难点重点：了解激光的特点及相关应用难点：在理解激光特性的基础上了解相关应用设计思想 本节课通过问题的形式对激光的特点和相关应用进行常识性介绍，在培养学生兴趣、拓展学生知识面的同时，也让学生结合已有知识，学会在问题中进行思考、分析、归纳，直至问题的解决。教学资源 he-ne激光器、激光笔、手电筒、多媒体课件等教学设计【课堂引入】1958年，人类在实验室里激发出了一种自然界没有的光激光（laser）。半个世纪以来，激光已经深入到我们生活的各个方面，打长途电话、看dvd、在医院里做手术、煤矿里挖掘坑道，都用得着激光。问题1：激光到底是什么样的光？它为什么有这么大的用途？【课堂学习】学习活动一：激光的产生问题1：什么是激光？ 激光是原子受激辐射产生的光。激光一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光。1958年，激光问世。激光是人工相干光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。问题2：激光是如何产生的？ 介绍稳态、亚稳态、粒子数反转、受激辐射学习活动二：激光的特殊性质问题： 你所了解了激光的特性有哪些？激光的特性： 1强度大 激光的强度可达107w/cm2，而氧炔焰的强度不过103w/cm2。 针头大的半导体激光器的功率可达200mw，用于热核反应实验的激光器的脉冲平均功率已达1014w，可以产生109k的高温。 2方向性好 激光光源的发散角在10-3rad数量级，而普通光源的发散角最小为0.1rad。 he-ne激光器的发散角仅为0.510-3rad，由它发出的激光射到距离为3.8105km的月球上，光照面的直径充其量只有2km。 3单色性好 在普通光源中，氪86（）灯发出的波长为605.7nm的光谱线的单色性最好，在低温条件下，其光谱线的宽度10-8nm，单模稳频he-ne激光器输出波长为632.8nm的激光，其光谱线的宽度可窄达=0.00047nm。 4相干性好 激光是最好的相干光。所谓相干性好是指容易产生干涉现象。普通光源发出的光（即使是所谓的单色光）频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件，所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹。 5覆盖波段宽而且可调谐 目前利用不同类型的激光器已能产生从x射线到远红外波段的激光。众利用各种物理效应，发明了不同类型的可调谐激光器，可以象无线电波那样进行调制，用来传递信息。学习活动三：激光的应用问题： 针对激光的以上特性，再结合我们已有的知识和经验，你觉得激光会有哪些方面的典型的应用？激光的典型应用（学生自学课文后，通过自己的理解讲述相关应用的物理原理，并相互补充） 1激光加工（能量大）：打孔、切割、焊接、雕刻、热处理、划片 （教师酌情解释）优点：（1）对材料的要求不高，可加工高硬度、高熔点的脆性材料 （2）热变形、热影响区域小 （3）可避免污染 （4）可加工复杂图形等 2激光加工（相干性好）：全息照相（记录三维信息）、激光防伪（难以仿制） 3激光检测（亮度高）：散斑激光检测（发现质量缺陷，快速、方便、高效） 4激光通信（平行度高、能够调制）：便于会聚的处理信息激光通讯：容量大、保密性好、抗干扰性强、安全可靠 5激光医学（能量大、平行度高）：激光刀（眼科、整形外科、耳鼻喉科） 优点：出血量少、快速、恢复快等 6激光照排（平行度高等）：点阵扫描 7光盘（平行度高、能量大）：存贮信息（便于会聚于很小的一点，容量大） 8测距、测速（平行度高、方向性好）：激光雷达（精确、高速） 9国防、科技（能量高、能够调制）：激光武器（高效隐蔽，机动性强） 10其它应用：控制化学反应、培育良种、舞台布景等 11应用前景：激光化学、激光生物学、激光工业、激光核聚变、激光分离同位素等 【板书设计】 第四节 激 光 1激光的产生：受激辐射光放大 2激光的特性：强度大、方向性好、单色性好、相干性好、覆盖波段宽而且可调谐3激光的应用：激光加工、激光加工、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘、测距、测速、国防、科技等 课堂反馈1、在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性？ （ ）a亮度高 b平行度好 c单色性好 d相干性好2、863计划中的一个重点项目所研究的x光激光（频率范围很窄的高强度x射线）有着广泛的应用前景。用x光激光给细胞“照像”，主要利用x光激光的哪个特点？（ ）a、杀菌作用 b、化学作用 c、波长短 d粒子性3、激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏之距离以及相邻两条亮纹间距。若所用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是（ ） a b c d4、对于光的偏振现象和激光以下说法中正确的是（ ）a光的偏振现象进一步证明了光的波动性，且光波是横波b偏振现象是光特有的现象c激光是原子受激辐射时产生的d激光具有亮度高、平行度好的特点，是一种相干光5、激光已深入到我们生活中的各个方面，这与激光的特点是分不开的。例如：光纤通信就利用了激光的 的特点；而在医学上可以用激光做“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤，这充分利用了激光的 的特点；还有，在vcd机、cd机中装有激光头发出的激光从光盘上读出信息，进而使我们获得了声音和图像，这显然利用了激光的 的特点。6、如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束激光ao以入射角i照射到液面上，反射光ob射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面的高度，如果发现点b在屏上向右移动了s的距离到，由此可知液面 （填“升高”或“降低.”）了 。参考答案：1、d 2、c 3、b 4、acd 5、能够调制 、能量大、平行度高 6、降低、 课后测评1、下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是（ ）a前者是相干光，后者是非相干光 b前者是非相干光，后者是相干光c都是相干光 d都是非相干光2、关于激光，下列说法正确的是（ ）a激光在自然界中普遍存在 b激光是相干光c激光的平行度好 d激光的亮度高3、某脉冲激光器的耗电功率为2w，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为s，携带的能量为0.2 j。该激光器将电能转化为激光能量的效率为.4、中国科学院上海光学精密机械研究所在一个不到10的光学平台上，在35 fs(fs是一种时间单位，读作飞秒。1 fs=s )的超短瞬间内获得了15w的超强超短激光束。这一瞬时功率相当于全世界所有电网功率总量的数倍。据了解，自然界中类似的极端物理条件，只有在核爆中心、恒星内部以及黑洞边缘才能找到。在实验室中用人工手段获得这种条件，意味着人类在激光研究领域将进入一个前所未有的超强超快的境界。通过以上叙述，计算在这35 fs中所释放的激光能量是多少？5、一般认为激光器发出的是频率为v的“单色光”，实际上它的频率并不是真正单一的.激光频率v是它的中心频率，它所包含的频率范围是v（也称频率宽度）.如图所示，让单色光照射到薄膜表面a，一部分光从上表面反射回去（这部分光称为甲光），其余的光进入薄膜内部，其中的一小部分光从薄膜下表面b反射回来，再从上表面折射出去(这部分光称为乙光）.当甲、乙这两部分光相遇叠加而发生干涉，称为薄膜干涉.乙光与甲光相比，要在薄膜中多传播一小段时间t.理论和实践都证明,能观察到明显稳定的干涉现象的条件是:t的最大值与v的乘积近似等于1,即只有满足v1才会观察到明显稳定的干涉现象.已知某红宝石激光器发出的激光频率v=4