技术物理下册（第三版）11-7 激光及其应用 光的能量学习课件

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激光及其应用*光的能量现象与思考自发辐射与受激辐射激光及其特性激光的应用光的能量现象与思考“激光”是一个很流行的词汇，几乎每天都可以看到它、听到它。但什么是激光（图11.7-1）？激光是怎样产生的？激光有哪些特性？却不是人人都能说清楚的。了解激光及其应用，就是我们这一节课的主要任务。图11.7-1激光

一、自发辐射与受激辐射

1.

自发辐射

⑴概念如：普通光源（白炽灯，日光灯）发出的光。

原子中的电子自发地从高能级向低能级跃迁时发出的，这种发光过程称为自发辐射。⑵特征①自发辐射的过程互不相干，彼此独立；②辐射光的频率,振动方向及传播方向等各不相同。③不是严格的单色光，也不是相干光。

当原子处于高能级

En

时，恰好有能量等于hv=En-Em的外来光束趋近，在这个入射光子的激发下，原子会辐射一个同样的光子跃迁低能级

Em

上，这种发光过程称为受激辐射。2.

受激辐射⑴概念⑵特征

受激辐射光的频率,振动方向及传播方向等相同。

二、激光及其特性1.

激光

在入射光的影响下，大量原子受辐射所发出来的光称为激光。2.激光的特性⑴能量集中图11.7-2

激光切割

激光能量能高度集中，能在极小区域产生几百万摄氏度的高温。如图11.7-2

激光切割金属。⑵方向性好

普通光源发出的光向四面八方发射，而激光器发射光束非常细，即使射到很远的屏幕上，它所形成的光斑也很小。如图11.7-3图11.7-3激光器发射光束⑶单色性好

激光器发出的光束颜色很纯，单色性好。激光单色性比普通光源单色性最好的红色氪灯高10万倍。所以它的干涉条纹很窄，又很清晰，可大大提高测量精度。它是世界上发光颜色最纯的光源。如图11.7-4

如图11.7-4单色性⑷相干性好

激光的谱线宽度窄，频率、振动方向等都一致，高度的单色性和定向性使激光具有高度的相干性，所以激光是很理想的相干光源，具有很好的相干性，可用于照相行业。（图11.7-5全息照相）。图11.7-5全息照相

三、激光的应用

激光由于在单色性、方向性、相干性及能量集中等许多方面大大优于普通光，所以激光已成为当代发展最快的尖端技术之一，它几乎遍及了人类的生活、生产及科学研究的各个领域，视频11.7-1。激光的应用视频11.7-11.

医学上的应用

医学上常利用激光束方向性好、能量集中特点。用激光作“光刀”来切开皮肤，切除肿瘤，清除结石，以及进行眼科手术，如图11.7-6医学光刀。激光手术出血少，愈合快，不易感染，疗效高等优点。图11.7-6医学光刀2.

激光加工

利用激光能量集中，目前已实现了激光打孔、微型焊接和数控激光切割、精密材料加工，特别是一些形状复杂、特硬、特脆、特小等工件。用激光加工十分方便、操作简单、热影响区域小、工件不易氧化、速度快、质量高。11.7-7激光打孔

11.7-8用激光制作饰品和工件3.

激光武器

利用激光强大而又集中的能量，可制成激光武器。激光束可以直接摧毁飞机和导弹外壳；以激光为核心的致盲武器，可以使战斗人员丧失视力，也可以使传感器失去效能，图11.7-9为激光武器。图11.7-9激光武器4.

激光测量

利用激光的单色性好、方向性好和高亮度的优良特性，可对长度、速度、转速等进行精密测量,如图11.7-10。脉冲激光可根据发射和反射回来的往返时间，进行远距离测量。如测量

8000km

高空的卫星，误差仅有

2cm。这是以往其他测量方法无法达到的。图11.7-10激光测量5.

激光通信

激光通信是激光技术中最有前途的重要应用之一。激光通信容量大、设备轻便、经济、保密性强，以光导纤维为传输媒介的有线激光通信已迅速发展，目前已进入实用阶段，图11.7-10。图11.7-10激光通信6.

激光计算机、激光照相排版图11.7-11激光照排版图11.7-12全息照相*四、光的能量1.

光具有能量

光通过介质时，一部分光能被介质吸收，光强减小。2.

利用光能的方式

⑴光热转换

⑵光电转换

⑶光化学转换

1．激光的主要特性是（）

A.

方向性好，能量集中

B.

方向性好，单色性好

C.

单色性好，相干性好

D.

以上所述均为激光的主要特性

2．