2022-2023年鲁科版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第5章光的干涉衍射和偏振第5节激光与全息照相课件

第4节

激光与全息照相2.激光的产生：1.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.

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,在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光,这种光叫作激光.一激光及其特性特性：相干性、平行度好、亮度高3.激光器的种类A.气体激光器:最常见的是氦氖激光器,另一种典型代表是氩离子激光器B.固体激光器:红宝石激光器,钇铝石榴石激光器C.液体、化学和半导体激光器D.“隐身”和“变色”激光器:二氧化碳激光器,可称“隐身人”,因为它发出的激光波长为10.6微米,“身”处红外区,肉眼不能觉察;确实能变色,只要转动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.

二、激光的应用激光的特点及其应用

特点(与普通光)相干性好平行度好亮度高特点内容频率单一,相差恒定,易发生干涉现象,可像无线电波一样调制.激光的方向性非常好,是一束几乎不发散的平行光,可以会聚到很小的点上.激光能在很小的空间、很短的时间内集中很大的能量应用光纤通信光的干涉激光全息照相测距和跟踪目标DVD、CD唱片、计算机光盘“光刀”激发核反应形形色色的激光武器1）激光枪“全息”是指物体发出的光波的全部信息：既包括振幅或强度,也包括相位.普通照相使用透镜成像原理,底片上化学反应的强度直接由物体各处的明暗决定,即由入射光波的强度决定.而全息照相不但记录了入射光波的强度,也记录了入射光波的相位.所谓全息照片就是一种记录被摄物体反射（或透射）光波中全部信息的先进照相技术.全息照片不用一般的照相机,而要用一台激光器.激光束用分光镜一分为二,其中一束照到被拍摄的景物上.另一束直接照到感光胶片即全息干板上.当光束被物体反射后,其反射光束也照射在胶片上,就完成了全息照相的摄制过程三、全息照相全息照相的拍摄原理拍摄全息照片的基本光路大致如图.一激光光源（波长为λ）的光分成两部分：直接照射到底片上的叫参考光；另一部分经物体表面散射的光也照射到照相底片,称为物光.参考光和物光在底片上各处相遇时将发生干涉,底片记录的即是各干涉条纹叠加后的图像.观察原理光路图如右图：全息照相的特点1.全息照片衍射形成的立体虚像是一个真正立体的,当人眼换一个位置时,便可以看到物体的侧面像,即物体上原来被挡住的部分也可以看到.

2.即使是全息照片的一块残片,也可以看到整个物体的立体象.因为拍摄照片时,物体上的点发出的物光在整个底片上处处与参考光发生干涉,也就是说,在底片上处处都有某一点的记录.应用：在全息照相的基础上,全息技术还扩展到红外、微波、超声领域,进一步发展形成了全息干涉术、彩色全息、及彩虹全息和周视全息等新的全息技术.由于全息照相具有三维成像的特点,可重复记录,而且,每一小块全息底片都能再现物体的完整,其用途十分广泛.可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究.利用全息干涉术研究燃气燃烧的过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用.全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业,正在发展的全息电视还将为人类带来一场新的视觉革命.例1：下列说法中正确的是(

)A.强激光产生的高压可引起原子核的聚变B.激光不能像无线电波那样用来传递信息C.VCD、CD机是用激光来读取信息的D.医学上激光“光刀”用来切开皮肤,是利用激光的高亮度特性解析激光是人工产生的相干光,它能像无线电波一样进行调制,用来传递信息,如光纤通信.答案ACD例2：.激光火箭的体积小,却可以装载更大、更重要的卫星或飞船,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.相干性好解析由于激光站与火箭相隔距离远,为了减少能量损失,必须使激光具有很好的平行度,同时应用激光的高能量.答案BC例3、关于激光的应用,下列说法中正确的是(

)A．光纤通信是应用激光相干好的特点对信号进行调制,使其在光导纤维中进行信息传递B．计算机内用“磁头”可读出光盘上记录的信息是应用了激光平行度好的特点来进行的C．医学中用激光作“光刀”来切除肿瘤是应用了激光亮度高的特点D．“激光测距雷达”利用激光测量很远目标的距离是应用了激光亮度高的特点E．激光打孔是应用了激光相干性好的特点ABC【答案】：ABC【解析】：光纤通信主要利用激光的相干性好的特点,选项A正