人教版选修34 激光 第1课时 学案.docx

13.8激光学习目标：1能说出激光的特性和应用2能说出全息照相的原理重点：激光的特性和应用难点：全息照相和普通照相的区别预习新课：一、激光的特点：1相干性激光具有频率单一、相位差恒定、振动方向一致的特点，具有高度的相干性2平行度好激光的平行度非常好，传播很远的距离仍能保持一定的强度3亮度高它可以在很小的区域内和很短的时间内集中很大的能量二、全息照相1与普通照相技术的比较普通照相技术所记录的只是光波的强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的位相信息2原理全息照片的拍摄利用了光的干涉原理问题：激光与自然光都是原子受到激发处于不稳定状态而以光子的形式发射出来的，但是激光和自然光有着许多的不同试分析它们的区别主要体现在哪些方面？答案：光的传播方向，激光的平行度非常好光的频率，激光的频率单一，比自然光更容易发生干涉光的能量，激光有亮度高的特点课堂合作交流学生讨论：和自然光相比，激光具有平行度好、相干性好、亮度高的特点，所以激光在各方面得以广泛的应用做双缝干涉实验时用激光做光源；用激光雷达测量距离和跟踪目标，在dvd、cd唱片、计算机光盘中用激光记录信息和读盘；激光切割、激光焊接、激光制冷和切割肿瘤的“光刀”分别应用了激光的什么特性？答案：做双缝干涉实验时用激光做光源，利用了激光相干性好的特性、激光测距跟踪目标，用激光记录信息、读盘利用了激光平行度好的特性；激光切割、激光焊接、激光制冷和“光刀”利用了激光亮度高的特性纳米科技是跨世纪新科技，将激光束宽度聚焦到纳米范围，可修复人体已损坏的器官，对dna分子进行超微型基因修复，把尚令人类无奈的癌症、遗传疾病彻底根除这是利用了激光的（）a单色性b亮度高c高能量 d粒子性点拨：激光因为相干性好、平行性好、能量高而具有广泛应用答案：b解析：激光由于能把巨大能量高度集中地辐射出来，所以在医学上做“光刀”切开皮肤、切除肿瘤或做其他外科手术小结：1激光具有相干性好的特点，频率单一、单色性好，光纤通信和全息照相都是利用了激光相干性好的特点2激光的平行度好，可用于激光测距激光读、写等3激光具有高亮度的特点，可用于激光加工、激光手术、激光保鲜和激光武器4激光是一种人工产生的相干光激光的特点与用途（1)相干性好 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.利用激光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量，而光纤通信就必须借助激光技术才能发展.（2)平行度非常好，与普通光相比，传播相同的距离激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距，现在利用激光测量地月距离精确度已达到1米.（3)激光的亮度非常高.它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量.如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温.不能直接照射眼睛，否则会伤害眼睛.（4)激光单色性很好，激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的.典例分析：【例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.平行性好c.单色性好 d.波动性好解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光.故本题的正确答案是c.答案：c【例2】一台激光器，它的功率为p，如果它发射出的单色光在空气中的波长为.则这束单色光的频率是_它在时间t内辐射的光能为_，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为_.解析：根据v=f可得这束单色光的频率f=c/；激光器的时间t内所做的功w=pt转化为光能；这束单色光对该介质的折射率n=c/v，设它从该介质射向真空发生全反射的临界角为c，则sinc=1/n=v/c,所以c=arcsin（v/c).答案：c/ pt arcsin（v/c)【例3】1969年7月，美国“阿波罗号”宇宙飞船的登月舱在登上月球的科学考察活动中，在月球上安放了一台激光反射器，成功地解决了用激光测量月地间距离问题.据你所知，用激光测量月地距离的原理是什么？解析：激光反射器由三块相互垂直的平面镜组成，能把射来的激光按原方向反射回去.由于激光的方向性好，因而可从地球上向月球上的激光反射器发射激光脉冲，只需测量发射脉冲和收到回波的时间间隔t，则测量月地距离为.课堂练习：1关于激光所具有的特点，下列说法中不正确的是（）a激光相干性好 b激光平行度好c激光亮度高 d激光易色散答案：d2利用激光束来切割各种物质，是利用激光的（）a相干性好的特点 b方向性好的特点c亮度高的特点 d单色性好的特点答案：c解析：激光经光学系统聚焦后，在待加工的工件上形成密度很高、能量很大、直径很小的光斑用来切割、加工各种物质3激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生活中应用广泛下面关于激光的叙述正确的是（）a激光是纵波b频率相同的激光在不同介质中的波长相同c两束频率不同的激光能产生干涉现象d利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离答案：d解析：电磁波是横波，a项错；光在不同介质中传播速度不同，波长也不同，b项错；相干光的条件是频率相同，c项错，d项正确4关于激光，下列说法正确的是（）a激光是用人工方法激发出的一种特殊的光b自然界中某些天然物体也可以发出激光c激光可以像刀子一样切除肿瘤d由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象答案：ac解析：激光是用人工方法激发的一种特殊的光，它是可见光，a正确，b错误；激光具有方向性好、亮度高、能量强等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，c正确；激光是一种电磁波，只要是电磁波就能发生衍射现象，d错误5利用激光很容易实现光的干涉现象，这是因为（）a激光的亮度高b激光的方向性好c激光的频率、偏振方向几乎相同d激光的能量集中答案：c解析：发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，振动方向相同作业：1激光发光功率为p，发出的激光在折射率为n的介质中波长为，c表示光在真空中的速度，下列说法中正确的是()a该光在真空中的波长为nb该光在真空中的波长为/nc该光的频率为c/d该光的频率为c/n【解析】光在不同介质中，唯一不变的是频率，而速度会变化，n，故波长也变化，.【答案】ad2下列应用激光的事例中，错误的是()a利用激光进行长距离测量b利用激光进行通信c利用激光进行室内照明d利用激光加工坚硬的材料【解析】激光不能用于照明【答案】c3激光火箭的体积小，却可以装载更大、更重的卫星或飞船激光由地面激光站或空间激光动力卫星提供，通过一套装置，像手电筒一样，让激光束射入火箭发动机的燃烧室，使推进剂受热而急剧膨胀，于是形成一股高温高压的燃气流，以极高的速度喷出，产生巨大的推力，把卫星或飞船送入太空激光火箭利用了激光的()a单色性好b平行度好c高能量 d相干性好【解析】利用激光的高能量特点，使推进剂急剧膨胀，喷出类似于现代火箭的燃料燃烧后产生的燃气流【答案】c4.把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖，让单色光从上方射入，如图1376所示，这时可以看到亮暗相间的条纹下面关于条纹的说法中正确的是()图1376a干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果b干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果c将上玻璃板平行上移，条纹向着劈尖移动d观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧e如果上边玻璃板的下表面有凸凹不平的地方，则对应的干涉条纹不再是平行直条纹【解析】根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，所以a项正确，b项错误；因相干光是反射光，故观察薄膜干涉时，应在入射光的同一侧，故d项错误；根据条纹的位置与空气膜的厚度是对应的，当上玻璃板平行上移时，同一厚度的空气膜向劈尖移动，故条纹向着劈尖移