学科专业知识补遗（物质科学专题）.ppt

1、宁波大学教师教育学院朱学庆 Z,学科专业知识补遗 (物质科学专题),一、小学科学课程标准中的“物质世界”,物质世界的具体内容标准1.物体与物质(1)物体与物质之一：物体的特征,小学科学课程标准中的“物质世界”,教科版小学科学教材总览,二、,教材覆盖了生命世界、物质世界和地球与宇宙三大领域所规定的相关内容。,教材以科学概念和过程与方法两大主线并行发展的方式建立了自己的整体结构。,教材每个单元后设置了资料库，是了为便于学生深入理解该单元的科学概念、丰富他们的已有的经验和发展他们探究科学的兴趣，是科学课学习的重要组成部分，但仅供学生阅读。,三、教科版小学科学教材的单元结构知识归类,1、生命世界,生命

2、世界的内容明显呈现一个从点到面、从具体到一般、从单一知识到综合理解运用的特点。在中年级主要通过对单个生命体的细致的观察研究，发现理解一些生命个体的常识，如观察蜗牛、养蚕、种凤仙花等，由这些活动触类旁通，逐渐建立与其相类似生命个体的特征，到了高年级，重点放在对生命世界共性特征以及差异性的研究，如归纳动物、植物、微生物的特点。此外，高年级还紧紧将生命世界与我们的现实生活结合起来，如保护环境、污水处理、垃圾填埋、限塑令等。,2、物质世界,物质世界是小学科学学习的重点，共有18个单元，占了约56.3%，这和物质世界的内容离小学生的现实生活很近以及小学生的接收能力有关，而且物质世界的内容每册都有，贯穿整

3、个小学科学学习。,3、地球与宇宙,地球与宇宙知识主要分布在高年级（三年级没有安排），这与学生的认知能力特别是空间想象能力的发展是有密切关系的。该部分内容特点比较明显，即地球与宇宙的研究活动大部分是无法复制或短期内实现的，如火山喷发、地震、日食月食，需要运用好模拟实验、图解、演示等手段。,三大领域的目标按单元分布内容，非绝对按单元包含，相对独立，也有交叉包含的情况。如声音单元中关于我们怎样听到声音、保护我们的听力就有属于生命科学的内容；能量单元能量与太阳就涉及地球宇宙的知识；微小世界单元中也有关于微生物方面的知识。,四、小学科学 “物质世界”专业知识补遗,力学,热学,声学,光学,电学,原子学,一

4、、力学,1、力,力是物体间的相互作用。,力的图示。,力的种类。,2、重力,重力,重心,力学,3、弹力,4、摩擦力,滑动摩擦。,静摩擦。,5、力的合成,6、力的分解,二、直线运动,1、机械运动,参考系,质点,时刻和时间间隔,位移和路程,2、位移和时间的关系,匀速直线运动,变速直线运动,3、运动快慢的描述 速度,速度,平均速度和瞬时速度,4、速度和时间的关系,5、速度改变快慢的描述 加速度,6、匀变速直线运动的规律,速度和时间的关系,位移和时间的关系,7、自由落体运动,三、牛顿运动定律,1、牛顿第一定律,2、物体运动状态的改变,加速度和力的关系,力是物体产生加速度的原因,质量是物体惯性大小的量度,

5、3、牛顿第二定律,加速度和质量的关系,牛顿第二定律,4、牛顿第三定律,力是物体间的相互作用,牛顿第三定律,5、力学单位制,6、超重和失重,7、惯性系和非惯性系,8、牛顿运动定律的适用范围,四、物体的平衡,1、共点力作用下的物体的平衡,2、有固定转动轴物体的平衡,转动平衡,力矩,五、曲线运动,1、曲线运动,曲线运动的速度方向,物体做曲线运动的条件,2、运动的合成和分解,3、平抛物体的运动,平抛物体的运动,平抛运动的规律,4、匀速圆周运动,线速度,角速度,周期,5、向心力 向心加速度,6、离心现象,六、万有引力定律,1、行星的运动,2、万有引力定律,3、引力常量的测定,4、万有引力定律在天文学上的

6、应用,天体质量的计算,发现未知天体,5、人造卫星 宇宙速度,6、行星、恒星、星系和宇宙,七、动量,1、冲量和动量,2、动量定理,3、动量守恒定律,4、反冲运动和火箭,八、机械能,1、功,正功和负功,2、功率,3、功和能,4、动能和动能定理,5、重力势能,6、机械能守恒定律,7、伯努利方程,九、机械振动,1、简谐运动,2、振幅、周期和频率,3、简谐运动的图象,4、单摆,5、简谐运动的能量 阻尼振动,6、受迫振动、共振,热学,十、分子运动论和能量守恒,1、物质是由大量分子组成的,分子的大小,阿伏加德罗常数,2、分子的热运动,布朗运动,热运动 分子的动能,3、分子间的相互作用力,分子力,分子势能,4

7、、内能,内能,改变内能的两种方式,5、热力学第一定律 能量守恒,6、能源的开发和环境保护,7、热力学第二定律,热传导的方向性,第二类永动机,热力学第二定律,能量耗散,十一、固体、液体和气体,1、固体,晶体和非晶体,单晶体和多晶体,2、晶体的微观结构,3、液体的表面张力,4、毛细现象,浸润和不浸润,毛细现象,5、液晶,6、气体的压强,气体分子运动的特点,气体对器壁的压强,气体压强的微观解释,7、气体的压强、体积、温度间的关系,电磁学,十二、电场,1、电荷、电荷间的相互作用,电荷守恒定律,元电荷,库仑定律,2、电场强度和电场线,电场,电场强度,电场线,匀强电场,3、电势差和电势,4、电容器和电容,

8、5、静电的防止和利用,十三、恒定电流,1、欧姆定律,电流,欧姆定律,2、闭合电路的欧姆定律,电动势,闭合电路的欧姆定律,3、半导体,4、超导,超导现象,高温超导,超导的应用前景,十四、磁场,1、磁场和磁性材料,磁场,电流的磁场,分子电流假说,磁性材料,2、磁场的方向 磁感线,磁场的方向 磁感线,条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线,直线电流的磁感线,环形电流磁场的磁感线,通电螺线管磁场的磁感线,3、安培力和磁感应强度,安培力的大小,安培力的方向,4、磁场对运动电荷的作用,十五、电磁感应,1、磁通量,2、电磁感应现象,3、法拉第电磁感应定律,4、右手定则,5、自感,十六、交变电流,1、交变电流的产生和变化

9、规律,2、表征交变电流的物理量,3、变压器,4、电能的输送,十七、机械波和电磁波,1、机械波,机械波,纵波和横波,横波的图象,2、波长、频率和波速,3、超声波及其应用,麦克斯韦电磁场理论,4、电磁场与电磁波,电磁波的产生,电磁波的传播速度,5、无线电波的发射和接收,6、电视和雷达,光学,十八、光的传播,1、光的直线传播,光源,光的直线传播和光线,光速,2、光的反射和折射,光的反射定律,光的折射定律,折射率,3、全反射,全反射,临界角,光导纤维,4、光的色散,棱镜,光的色散,十九、光的本性,1、波的干涉和衍射,2、光的干涉,白光的干涉,薄膜干涉,3、光的衍射,4、光的电磁说,光的电磁说,红外线,

10、紫外线,5、光电效应和光子,光电效应,光子说,光的波粒二象性,物质波,激光,激光：照亮二十一世纪之光,激光的发展历史简介,自爱因斯坦1917年提出受激辐射概念后，足足经过了40年，直到1958年，美国两位微波领域的科学家汤斯和肖洛才打破了沉寂的局面，发表了著名论文红外与光学激射器，指出了受激辐射为主的发光的可能性，以及必要条件事实现“粒子数反转”。他们的论文史在光学领域工作的科学家马上兴奋起来，纷纷提出各种实现粒子数反转的实验方案，从此开辟了崭新的激光研究领域。 同年苏联科学家巴索夫和普罗霍罗夫发表了实现三能级粒子数反转和半导体激光器建议论文，1959年9月汤斯又提出了制造红宝石激光,器的建议

11、1960年5月15日加州休斯实验室的梅曼制成了世界上第一台红宝石激光器，获得了波长为694.3nm的激光。这也是激光的生日。梅曼是利用红宝石晶体做发光材料，用发光密度很高的脉冲氙灯做激发光源，实际他的研究早在1957年就开始了，多年的努力终于实现了历史上第一束激光。1964年，汤斯、巴索夫和普罗霍夫由于对激光研究的贡献分享了诺贝尔物理学奖。,美国物理学家梅曼和他的世界上第一台红宝石激光器,汤斯（1915）美国物理学家。因对量子电子学的研究和发明微波激射器，获1964年诺贝尔物理学奖金。他生于美国南卡罗来州的格林维尔，毕业于格林维尔的富尔曼大学，获加州理工学院哲学博士学位。1939年在贝尔电话实

12、验室作技术工作，1948年在哥伦比亚大学任教。3年后他产生微波激射的想法，汤斯用氨气作放大介质，于1953年12月造出第一台微波激射器。这一研究导致梅曼于1960年获得激光。1967年任加里福尼亚大学教授，在该校开创了射电和红外天文学计划，结果在恒星际空间发现复杂的分子（氨和水）。,巴索夫（1922）前苏联物理学家，因对量子电子学的研究，导致微波激射器和激光器的发展，与普罗霍罗夫和美国的汤斯共获1964年诺贝尔物理学奖金。他生于前苏联的沃罗涅日，毕业于莫斯科工程物理学院，获前苏联科学院列别捷夫物理研究所博士学位。从1950年起一直在前苏联科学院列别捷夫物理研究所工作。1954年他与普罗霍罗夫合

13、作，制出一台氨分子束量子振荡器。他提出建立不平衡量子系统的三能级方法，这种方法可放大激发辐射。这个方法立即被广泛应用于无线电光波段的量子振荡器和放大器上。这些器件分别产生单色、平行、相干的微波束和光束。1958年，巴索夫又提出利用半导体制造激光器的可能性，后来在19601965年间，实现了p-n结、电子束和光泵激发各种类型的激光器。1968年，巴索夫还利用大功率激光器产生了热核反应。,普罗霍罗夫（1916）澳大利亚-前苏联物理学家，因对量子电子学的基本研究导致微波激射器和激光器的发展，获1964年诺贝尔物理学奖金。他生于澳大利亚阿特顿，毕业于列宁格勒大学，获莫斯科列别捷夫物理研究所博士学位，并

14、任该所高级研究员。1953年和巴索夫共同提出放大并发射同相位、同波长的平行电磁波的微波激射器原理，并制成小巧的红宝石激光器，它发出的一束明亮的红色光，其纯净、单色性、相干性和高强度都十分理想。,中国第一台红宝石激光器于1961年8月在中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功。这台激光器在结构上比梅曼所设计的有了新的改进，尤其是在当时我国工业水平比美国低得多，研制条件十分困难，全靠研究人员自己设计、动手,制造。在这以后，我国的激光技术也得到了迅速发展，并在各个领域得到了广泛应用。,激光的英文名为“LASER”（镭射），由“Light Amplification by Stimulated Emi

15、ssion of Radiation”中各名词的第一个字母组成。后由于钱学森的提议，改名为激光（受激辐射产生的光）。 在经历了20多年的摇篮期后，随着激光技术的逐渐成熟，最终开启了激光事业兴旺发达的大门。激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一，被誉为照亮21世纪之光。,一、激光及其特性 1、特点一：激光的单色性佳。 2、特点二：激光的亮度高。,3、特点三：激光的相干性好。,4、特点四：激光的方向性好。,二、激光器的结构和原理 1.激光器的结构(见书本p232) 第一,激活后能发射激光的工作物质W 第二,由一面全反射镜M1和一面部分反 射镜M2组成的谐振腔 第三,激活工

16、作物质的光泵P,2.激光器的原理 光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量以后处于不稳定状态，它会以光子的形式把能量发射出去。原子在受到外来光子激发以后，产生一个与外来光子一模一样的光子，这两个光子再去激发两个原子产生受激辐射，就可以得到完全相同的4个、8个经过全反射镜的选择，最后输出激光。,W,P,激光束,M1,M2,三、激光器,1.气体激光器,2.固体激光器,3.半导体激光器,4.原子激射器,四、激光的应用,1、激光加工,由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来如下一些其它方法所不具备的可贵 由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形； 激

17、光加工过程中无刀具磨损，无切削力作用于工件； 激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小； 由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法； 生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。,激光加工的特点,(1) 激光焊接（如右图）,激光焊接金刚石圆锯片是采用现代激光焊接技术，将人造金刚石孕镶节块焊在基体周边上。它与普通采用高频感应加热钎焊的锯片相比，具有焊接强度高、耐高温、使用安全和操作方便等优点，适合在施工现场无水或被加工材料不

18、能触水的条件下使用。,新闻：激光焊接零部件Polo树立国内A0级轿车安全新标准,用激光技术焊接车身模块，对于中高档轿车而言，也许不是件希罕事。但全球风靡的紧凑型轿车，不仅将激光焊接广泛的应用在车身焊接，而且还使用在副车架及其他零部件。这在国内的级轿车中尚属首创。车身的激光焊缝长度长达，几乎绕车身一周。这一焊接，使得的车体刚度增加。其车身动态及静态刚度大大提高，静态刚度达到度，而动态刚度则达到了，达到了帕萨特轿车的水平。激光焊接技术在紧凑型轿车上的广泛运用，铸就了车的铜墙铁壁。,激光焊接样品,Polo轿车,(2)激光打孔 激光打孔，削铁如泥,(3)激光切割,(4)激光打标,键盘打标,木头打标,皮

19、革打标,纽扣电池打标,纸张打标,合金钻头打标,手机打标,布匹打标,在水晶礼品的柜台前，经常看到一些内部雕刻有一些图案的玻璃、水晶工艺品，欣赏着这些璀璨夺目、晶莹剔透的水晶制品，很多人纳闷，这些图案是怎么雕刻进去的呢？今天就给大家介绍激光内雕产品及技术，揭开这些水晶工艺品神秘的面纱 激光内雕原理 这些玻璃、水晶工艺品是用电脑控制的激光内雕机制作成的。其实，通常见到的工艺品大多不是真正的水晶，而是人造水晶。“激光”则是对人造水晶（也称“水晶玻璃”）进行“内雕”最有用的工具。采用激光内雕技术，将平面或立体的图案“雕刻”在水晶玻璃的内部。 雕刻本是一门古老的艺术，一般雕刻工艺都是从外刻起，从材料外部雕

20、出所希望的形状，而激光却可以像,穿透的魅力： 激光内雕,2、激光雕刻,孙悟空一样“深入腹地”去施展手脚。仔细察看，这些玻璃、水晶制品周围全然没有供“刻刀”进出的开口，就这一点而言，激光比孙悟空还要高明，孙猴子往人家肚子里钻时也要有缝隙才行呢！激光雕刻原理其实也很简单。激光要能雕刻玻璃，它的能量密度必须大于使玻璃破坏的某一临界值，或称阈值，而激光在某处的能量密度与它在该点光斑的大小有关，同一束激光，光斑越小的地方产生的能量密度越大。这样，通过适当聚焦，可以使激光的能量密度在进入玻璃及到达加工区之前低于玻璃的破坏阈值，而在希望加工的区域则超过这一临界值，激光在极短的时间内产生脉冲，其能量能够在瞬间

21、使水晶受热破裂，从而产生极小的白点，在玻璃内部雕出预定的形状，而玻璃或水晶的其余部分则保持原样完好无损。,激光内雕机,科学和艺术的完美结合,3、激光精密测量（激光测长、激光测速、激光测距）,激光测量用途大,将激光站放在地面来测量轨道上卫星的高度，将这过程反过来，把激光站放在卫星上，来对地面或海面进行测量，这就是激光测高。利用激光测高可以对地球进行,激光测距仪,大范围的测量，且精度可以达到厘米级。明年NASA将要发射“1ceSat”卫星，目的是利用激光测高技术来监测南极格陵兰岛冰层消长的情况。,南半球基本上是高原，很古老，布满陨石坑。北半球基本上比较平缓，科学家猜测，很久以前北半球这里可能是海洋

22、，目前还有一个计划，也是利用激光测高，不过它是来测量森林树顶的高度，它可对全球森林情况作一系统调查。,激光测高仪在火星探测中获得巨大的成功。经过23年的观测，已经将火星的外形测量得很好，可以看到火星上的地势起伏，甚至看到了很明显的火星南极的冰层，该冰层是二氧化碳和水的混合物。火星的南、北半球很不一样，,除了火星探测外，NASA还计划将激光测高仪应用到水星和木卫-2的探测。木卫-2环绕木星运动，表面有大量破裂的冰，根据推算，木星对木卫-2潮汐磨擦产生的热，足够融化掉大部分的冰。木卫-2要是有冰的话，只能在其表面，它内部可能有深达几百公里的水，一旦有水，自然会联想起会不会有生命，即使是非常原始、低

23、级的生命。NASA将有一个计划，在卫星上带上激光测高仪去一探究竟。,用激光测量最小时间单位,奥地利科研人员成功测量了已知的最小时间单位。他们利用短脉冲激光研究电子在原子内部运动，观察了发生在100原子秒内发生的事件。100原子秒大约相当于十万亿分之一秒。,激光测量水蒸气饱和度 德法科学家准确预报降雨,新华网柏林月日电（记者 潘治）：欧洲大陆气候受海洋影响较大，利用传统方法很难对欧洲的气候作出准确预报。德国与法国科学家最近进行合作研究，利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度，以对局部地区的降雨作出准确预报。,激光测速仪,4、激光通讯,激光通讯是把激光作为信息载体，实现通讯的一种方式，取代或补偿目前的

24、微波通讯。它包括激光大气传输通信、卫星激光通信、光纤通信和水下激光通信等多种方式。 激光通信具有信息容量大、传送线路多，保密性强、可传送距离较远，设备轻便、费用经济等优点。,如光纤通讯,光导纤维又称导光纤维光学纤维，是一种把光能闭合在纤维中而产生导光作用的纤维。它能将光的明暗光点的明灭变化等信号从一端传送到另一端。光导纤维是由两种或两种以上折射率不同的透明,材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。采用光导纤维进行通讯，不仅能节省大量的金属资源，而且使用寿命长，结构紧凑，体积小，性能比电缆好得多，具有容量大抗干扰性好能量衰耗小，传送距离远重量轻绝缘性能好保密性强成本低等特点。就容量而言，是非常惊人的

25、，一根直径只有千分之一的光导纤维，可以同时传递32000对电话。如果采用激光通讯，一条光电缆能同时接通100亿条电话线路和1000万套电视通讯，可供全世界每人2 部电话使用。而且光导纤维通讯的频率范围宽传递的音质好，图像清晰色彩逼真。同时，由于光导纤维通讯的光能频率高，具有极好的抗干扰性，特别是使用激光光源时更为突出，把抗干扰性又提高了一步。光能在光导纤维中屏蔽传导不易泄露不易被截获具有良好地保密性。更不受空间各种频率电磁波的干扰，也不会受到风雨雷电的影响，是真正的全天候式安全通讯技术。,5、激光印刷,激光打印机：黑白打印机、彩色打印机,激光照排排版：,所谓激光照排，实际上是电子排版系统的大众

26、化简称。电子排版系统以崭新的面貌为出版界、新闻界、印刷行为带来了蓬勃生机。它以效率高、周期短、版面灵活、字库齐全等优势将逐渐取代陈旧的铅排技术，成为出版印刷行业的技术中的主力军。,电子排版系统分为硬件与软件两大块。硬件中包括：扫描仪、电子计算机、照排控制机、激光印字机或激光照排机。 怎样利用电子排版系统排出或印出精美的书刊、报纸呢？首先要将文件输入到电子计算机中，即借助编辑录入软件，将文字通过计算机键盘输入计算机，这个过程叫作录入。第二部是要借助于排版软件，将已录入的文字进行排版，这里将要用许多排版指令来确定整个文件的全貌，如标题的设置、字体字号的选择、尺寸大小、行间距离、另行或另页等，这个过

27、程叫作排版。第三步是通过显示软件，在计算机屏幕上将排好版的文件显示出来，这时，编辑人员可直接对其进行校对修改。如果需要多人对此文件进行校对，也可通过打印软件，利用打印机或激光印字机将文件打印出来。第四步是将准确无误的文件，通过照排软件负责将其传送到照排控制机，最后在激光照排机上输出，形成像纸或软片。至此为止，可以说电子照排系统所担负的工作就全部完成了。下一步将通过晒版、上版、胶印等一系列印刷工艺流程将文件转化成精美的书刊或报纸。,6、激光光盘存储和读取,21世纪的激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信，并将引发一场照明技术革命，小巧、可靠、寿命长、节能半导体(LE

28、D)将主导市场，此外将推出品种繁多的光电子消费类产品 (如VCD、D VD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如CRT、LCD及PDP、 FED、OEL平板显示器等 )并进入人们的日常生活中。激光产品已成为现代高技术产品的“眼睛”和“神经”。,现代的全息照相，伴随着激光技术而获得新生和发展，为我们提供了一种捕捉景物一切可见信息的途径，可以得到极其逼真的立体显示的全息照片。用全息照相方法所得到的照片，在适当的光照下，原来的景物就会再现在我们的面前。由于全息照片记录了景物光波的

29、全部信息，所以再现出来的景象和原来的一模一样。全息照片再现出来的景象是如此逼真：使人产生身临其境之感，以致想走过去仔细看看，想伸出手去摸一摸。全息照片是真,7、激光全息照相,正的立体照片。用全息照相方法所得到的照片，经得起“破坏性的打击”。全息照片的每一部分，不论有多大，都能再现出原来的整个景象，这就是说，可以将全息照片分成若干小块，每一小块都可以完整地再现出原来的景象。因此，如果全息照片被打破了，撕碎了，或者在某个案件中捕获到的是毁坏了的全息照片的残渣，总可以从一小块碎片重新复制出原样的照片来。,将一激光分成两束，一束直接照在底片上，另一束照在物体上后再反射到底片上，底片上实际记录到的是这两

30、束光的干涉结果。底片曝光后，经显影，定影即得到一张全息底片。 全息底片也就是由许多细小弯曲的干涉条纹组成的,复杂光栅。在常光下观察底片，看不出物体的轮廓，只见到一系列弯曲的干涉条纹。将激光投射到底片背面，透过底片就可以观察到被拍摄物体的虚象。,激光全息照壁灯是一种高科技新颖灯具，由投射灯、激光全息照片、壁灯架等组成。印制在玻璃板上的激光全息照片，其图像是静态的人或物的立体造型，投射灯装在照片前上方或前下方，调节投射灯上的摇头装置，使灯光以适当的角度照亮照片，显出清晰的三维图像，集摄影和雕塑特点为一体，生动有趣，观赏者从不同位置可以看到不同的立体效果。激光全息照壁灯既有日常照明功能，又有三维图像

31、观赏功能，是室内豪华实用的新颖装饰品。激光全息照片有成熟的生产企业，照片有多种规格。有摇头装置的投射灯，可首选35W/220V石英灯，或35W/12V冷光束灯，壁灯架用金属或塑料等材料均可，各有特色。安装带开关的调光器，可增加使用范围和效果，如改制成台灯，再配以特定内容的激光全息照片，又是精美礼品。,一种新型壁灯激光全息照壁灯,8、激光医学（激光眼科、激光外科、激光口腔科、激光皮肤科、激光辐照血液疗法 、激光针灸、激光美容激光去皱纹、消疤痕、激光脱毛、激光小纹身。）,激光眼科手术,准分子激光治疗近视眼是从1985年美国Trokel医生开始在临床应用，九十年代初传入中国，这项技术发展非常快，准分

32、子激光治疗高、中、低度近视的手术效果远远优于以往的屈光不正手术，准分子激光是193nm波长很短的紫外光，波长短，每个脉冲只能切削0.25um的深度，它是在细胞下水平切削，切削极精确。同时，先进的准分子激光设备都有红外线跟踪系统，当你的眼球偏转超出正常的范围，激光会自动停止发射，保证安全治疗。,激光眼科,激光外科,激光目前已经教多的应用于各种临床外科，包括普通外科、胸腔外科、骨外科、泌尿外科、妇科疾病、神经外科、整形、烧伤、显微及心血管外科等。,激光外科的应用,临床激光治疗学,激光外科较一般手术外科的优点是什么？手术精确性高、术中不出血、创面愈合快、术后反应轻,激光美容,(1)激光脱毛,你很羡慕

33、身边那些能穿短裙、无袖衫的人，可是，令人烦恼的毛发总是在夏天让您感到尴尬。现在，你可以选择最适合东方女性脱毛的方法激光脱毛。在所有的脱毛方法中，激光脱毛是目前最先进的一种永久性脱毛方法，它的迅速、安全、高效，受到了很多女性的青睐，而现在，恰好是激光脱毛的最佳季节。,(2)激光除胎记,水泊梁山一百单八将中，有一位大名鼎鼎的好汉，名叫杨志，人称“青面兽”。要说性情温和的好汉，为什么有这么一个吓人的外号，还要从他面部的胎记说起。杨志面部的胎记，学名叫太田痣；让我们幻想一下，如果他生活在二十世纪九十年代末期，我们可以使用选择性激光，完全祛除胎记，恢复好汉的本来面目。,(3)激光治雀斑,雀斑是一种发生在

34、面部的皮肤损害，呈斑点状，或芝麻状褐色或浅褐色的小斑点。最好发的部位是双颊部和鼻梁部，也可泛发至整个面部甚至颈部，是影响面部美观的最为常见的原因之一。大多数是后天发生的，通常在5岁以后出现，也有部分患者是先天发生的。具有一定的遗传倾向，女性由于雌激素的原因，长雀斑的人数也比男性多。每逢夏季日晒增多时，雀斑色泽加深，对美容影响较大。冬季雀斑颜色浅些，但不会完全消失。,(4)激光治牛皮癣和白癜风,白癜风是局部黑素细胞破坏引起的后天性色素脱失的皮肤病，全身各部位均可发生，但好发于阳光照晒和易摩擦损伤等部位，特别是颜面部、四肢等部位。表现为大小不等、形状不一的白色斑片。本病的病因尚不十分清楚，一般认为

35、白癜风与自体免疫功能紊乱相关。患白癜风者只有皮肤的颜色受到影响，其构造和皮肤的品质仍旧保持正常。牛皮癣是一种皮肤代谢发生障碍产生的慢性炎症性皮肤病：以鳞屑性皮损为主要特征的疾病。多半发病缓慢，也可急性发作，其临床特点表现开始为粟粒大小红斑，表面很快出现银白色鳞屑，轻轻刮之，即可剥下，随着病情的进展，皮损向四周扩张，并相互融合，形成大小不等的斑片。临床上将牛皮癣分为寻常型、红皮病型、关节炎型、脓胞型。 新型的relume强紫外光激光治疗仪，选择性治疗患区，不伤及正常皮肤和组织，治疗牛皮癣和白癜风效果比较理想。这种紫外光其实是日光中的一个正常的组成部分，差别只是强度和纯度提高了，治疗时只是刺激和诱

36、导皮肤白斑内的色素生成，不会引起任何疤痕的形成。,激光美容的利弊,激光美容原理是通过组织吸引高能量的激光所产生的光热反应，使局部温度在数秒内骤然升高到数百度或更高。由于急剧发热，水分严重丢失，组织发生凝固性坏死，甚至碳化或汽化。利用激光聚集后可以切割或烧灼病变组织的原理，近年来激光被广泛运用到美容领域，它作为一种新的治疗手段确实使医学美容有了长足的发展。但由于一些片面的宣传，使一些患者盲目以为激光可以包治百病，有百利而无一害，结果留下遗憾。下面我们从利弊二方面来正确认识激光美容。激光作为美容治疗具有操作简便，快捷少时，可同时止血，对于一部分大面积的痣、疣、瘤无须手术切除和自体皮肤移植等有不可替

37、代的优势。但激光在清除病变组织的同时，对正常组织也有损害，最常见的是遗留在祛除后不久就会反弹。,浅表疤痕、色素减退（白斑）或色素沉着斑，特别是瘢痕体质者更要慎重。另外激光对因内分泌紊乱引起的雀斑、黄褐斑、晒斑等色素性皮肤病是无能无力的。激光只能治标，不能治本，由于内在致斑病因没有解除，斑从激光美容的原理和利弊可以看出，激光在治疗疤痕、痣、胎记、纹眉纹身、寻常疣、汗管瘤等方面具有得天独厚的优势，而治疗雀斑、黄褐斑、晒斑等色素性病症以及痤疮、粉刺则还应选择中医美容。与激光美容相比，中医美容虽然治疗疗程较长，治疗较为繁琐，但是比较安全，副作用小且治标又治本，愈后不会反弹。中医美容的药疗、食疗、按摩均

38、属于自然疗法，旨在调动人体自身的正气，促进新陈代谢，平衡内分泌，所以它的效果是持久的。,激光制导导弹的构造,9、激光军事应用（激光雷达、激光制导、激光武器）,激光制导炸弹,激光制导炸弹使用的是半自动寻的制导方式。在攻击时,先从地面或空中用激光目标指示器对准目标发射激光束,发射或投放的攻击性弹头前端的“寻的器”就会捕获由目标表面反射回来的激光,并控制和引导弹头对目标进行奔袭,直至击中目标并将目标炸掉。由于激光束的方向性极好而且发散角极小,因此,激光制导武器命中精度极高,尽管与普通炸弹相比，激光制导炸弹造价不菲，但是，它的作战效能却比普通炸弹高出数十倍甚至数百倍。在海湾战争期间,以美国为首的多国部

39、队共投掷了6520吨激光制导炸弹,有90%击中了目标,而同期投下的8万余吨非制导炸弹的命中率却只有25%。激光制导炸弹也有自身的弱点，容易在浓烟和复杂气象条件下失灵，从而使其命中精度大为降低。,美国宝石路3激光制导导弹,如美国的宝石路系列激光制导导弹GBU系列,美国的激光制导导弹,“宝石路” GBU-24 907公斤炸弹，其具有穿透功能的战斗部使其和GBU-27、GBU-28又被称为“穿透炸弹”或者叫“钻地炸弹”。,钻地炸弹主要用于攻击机场跑道、地面加固目标、深入地下的指挥中心和工事等目标的精确制导弹药。在1991年的海湾战争中，美军使用普通激光制导炸弹外加地毯式轰炸的方法攻击伊拉克深藏在地下

40、的指挥,中心，但收效甚微。万般无奈之下，美军临时在200毫米炮管中装填炸药并将其与激光制导部件和战斗部相连，于1991年2月27日第一次使用这种临时拼凑起来的炸弹攻击伊拉克的地下钢筋混凝土设施。当时这种炸弹就能钻土深达30米以上，钻入混凝土深达6米，可谓身手不凡。战后，美军给其正名为GBU28激光制导钻地弹。科索沃战争中，美军也曾使用GBU28攻击南斯拉夫普里什蒂纳机场的地下仓库。2001年10月10日，美军使用GBU28钻地弹攻击了位于喀布尔和坎大哈地区的塔利班政权领导人地下指挥控制中心和其它坚固掩体，这也是GBU28第三次出场。,GBU37钻地弹经过几次实战应用的检验，美军对GBU2 8钻

41、地弹的攻击效果非常满意，又开发出GBU37钻地弹（GBU28的改进型）。该型弹是将BLU113的侵彻弹头安装到GBU28炸弹上，弹重9001360千克，,采用GPS制导，克服了采用激光制导的GBU28受天气影响较大的缺点，并使用固体火箭发动机提高了飞行速度，使该弹的撞地速度达到1200米/秒，钻混凝土18米以上，已经能够攻击深藏在地下发射井中的洲际弹道导弹。这种最新研制的钻地弹同样也被搬到了阿富汗这个美军的新武器“试验场”。,半主动激光制导的“海尔法”反坦克导弹,美国阿帕奇武装直升机,“海尔法”反坦克导弹,“海尔法”导弹(Hellfire，又称“地狱火”)。基本型AGM-114A型，装备在美国

42、陆军的AH-64“阿帕奇”武装直升机上。主要攻击目标是坦克、装甲车辆和各种加固的点目标。导弹采用,半主动激光制导，制导系统由激光导引头、自动驾驶仪和作动系统组成。其战斗部为质量9千克的聚能破甲型，装有6.8千克高能混合炸药，最大破甲厚度可达1.4米。导弹长1.625米，弹径178毫米，质量45.7千克，最大射程8千米，命中概率为96%。 在作战时，导弹在整个飞行过程中必须由激光指示器照射目标，然后由导弹的激光导引头将其锁定，从而控制飞行轨迹并导问目标。 该导弹价格大约为每枚万美元左右。,另： 全天候感知的“长弓阿帕奇”攻击直升机AH64“阿帕奇”是美国陆军主力攻击直升机，主要有A、C、D三种型

43、号。C/D型又称为“长弓阿帕奇”，AH64D型装有“长弓”毫米波火控雷达和“长弓海尔法”反坦克导弹。与A型相比，AH64C/D“长弓阿帕奇”安装了“长弓”毫米波火控雷达在内的数字化综合光电信息设备，能与其他军兵种的侦察和打击系统及战术信息中心联成网络，从而实现全天候战场态势感知。特别是“长弓”雷达系统，一次扫描能探测到机身前方50平方千米内的256个目标，并可对128个目标进行分类排序，优先选出最具威胁的16个，并引导自己或邻机携带的“长弓海尔法”导弹实施快速攻击。一个标准的“长弓阿帕奇”直升机连通常包括3架D型机和5架C型机，一次出动理论上可摧毁对方128个装甲目标。机载“长弓海尔法”反坦克

44、导弹采用毫米波导引，不易受恶劣自然条件影响，配备两用榴弹和双级串联破甲战斗部，可根据需要换装。,激光枪：左图为激光步枪的原型，由美国Los Alamos 国家实验室设计。这种枪可以损伤敌人的眼睛。,激光武器将成为21世纪新一代主战武器,瑞士ILEEAG轻武器激光瞄准器,科幻片中的激光武器,2002年11月4日美军成功使用其和以色列最新研制的移动战术高能激光武器击中了一枚在空中高速飞行的炮弹。,激光在核能应用上也将大显身手。乐观的专家们估计，到2020年强大的激光会产生安全经济的热核聚变，这类似恒星内部的核反应过程。如果实现，热核聚变将带来巨大无比的社会和经济效益，能源危机亦将不复存在。到那时，

45、一桶水中的氢聚变后所产生的电力足够一个城市使用。,10、激光核能激发,一个燃料小球在24束激光的照射下正在熔解。,11、激光原子操纵,“激光冷却捕捉原子”朱棣文 （诺贝尔奖得主）,（1957杨振宁、李政道、1976丁肇中、1986李远哲、1997朱棣文、1998崔琦，除李远哲获化学奖外，其他都是物理学奖。）,12、激光绘画,席慕容,一九七九年席慕容四月开始研究激光绘画。五月在台北德国文化中心举行个人画展。十二月在台北太极艺廊举行个人画展，为台湾首次激光绘画之展出。诗作开始在联合副刊发表。,12、气势辉宏的都市空间世纪之光 主要应用在城市标志性场所、重大节庆活动，都市广告等。,13、激光制造半导

46、体,图中绿色的是激光，它的顶端是微芯片。,14、激光虚拟键盘,这项产品已经正式发售了！其标价为99.95美元。激光虚拟键盘是一个通过USB或串口与电脑连接的连接器来产生与我们现在所用键盘大小相同的虚拟键盘。目前该键盘支持运行Windows系列的台式电脑或笔记本电脑，大部分的PDA或Pocket PC。相信随着移动应用的进一步发展，这款产品市场前景将会看好。,15、激光装饰材料和防伪,加拿大激光全息金银币,16、激光休闲,美妙动听的激光琴,操作：用手遮住一束光，无弦琴就会发出声音，即相当于拨动一根琴弦。如此进行对光的控制，可以“演奏”出不同的音阶和乐曲。观众可以按琴柱上的音乐选择按钮，改变无弦琴

47、的音色。原理：自然界有些物质，一经光照射，其内部的原子就会释放出电子，使物体的导电性增加。原来电阻很大的材料，在光照下，电阻就会变得很小，这种现象叫做光电效应。用这种材料可以制成光敏元件，对电路进行光控。本展品琴臂上装着12只聚光灯，下面是12只光敏接收器，每只灯的光束正好照在对应的接收器上，遮住一束光，该接收器就会产生一个电信号，驱动相应的电路开始工作，产生固定频率的振荡电压，经放大后带动扬声器发出声音。,激光竖琴为“申博”做贡献 2002年12月3日，中国上海获得了2010年世界博览会的举办权。当天，摩纳哥蒙特卡洛国际展览局的展厅里，象征高新科技的激光竖琴不断奏出美妙的中国民歌茉莉花的乐声

48、。,激光电影 水幕激光表演系统是将激光器发出的激光束射在水幕喷头喷出的水膜上，激光束由激光控制系统编程控制，可发出多种多样的图案及色彩，照射在晶莹透明的水膜上,形成斑斓夺目的奇异效果.,激光唱机、激光电影、激光打印机、激光全息照、激光教鞭、激光光纤通讯、激光刀、激光识别条形码、激光制导导弹、激光武器、激光雷达、激光防伪技术、激光去痣除皱、激光近视手术一长串耳熟能详的名词，显示出激光无与伦比的应用前景，作为一门当代科学技术的前沿学科，激光必将在21世纪照亮我们的科学、文化和日常生活的各方面，可以毫不夸张地说，谁能在激光这一技术领域的竞争中获胜，谁将赢得未来！,激光欣赏,室外激光水幕,中韩歌会,D

49、isco,2005物理学年激光表演,展会,Smirnoff环球派对,原子学,二十、原子和原子核,1、原子的核式结构和原子核,原子的核式结构模型,原子核的组成,2、原子的能级和电子云,原子的能级,电子云,3、天然放射现象和衰变,天然放射现象,衰变,4、核反应和核能,核反应,核能,5、重核的裂变,重核的裂变,核电站,6、轻核的聚变,聚变,7、人类对物质结构的认识,媒介子、轻子、强子,重点说说：物质的微观结构,第一节 人类对物质结构的早期认识,一、世界本原问题,古代中国,五行说：,五行学说也是我国古代人民创造的一种哲学思想。它以日常生活的五种物质：金、木、水、火、土元素，作为构成宇宙万物及各种自然现

50、象变化的基础。这五类物质各有不同属性，如木有生长发育之性；火有炎热、向上之性；土有和平、存实之性；金有肃杀、收敛之性；水有寒凉、滋润之性。五行说把自然界一切事物的性质别人纳人这五大类的范畴。 五种元素在天上形成五星，即金星、木星、水星、火星、土星，在地上就是金、木、水、火、土五种神物质，在人就是仁、义、礼、智、信五种德性。古代人认为这五类物质在天地之间形成串联，如果天上的木星有了变化、志上的木类和人的仁心都随之产生变异，迷这色彩十分浓厚的占星术就是以这种天、地、人三界相互影响为厘论基础衍生而来的。五行相生金生水，水生木，木生火，火生土，土生金。五行相克火克金，金克木，木克土，土克水，水克火。,

51、太极说：,“太极生两仪（天地），两仪生四象（四季），四象生八卦（天、地、雷、风、水、火、山、泽）”,阴阳说：,古希腊,古希腊人认为世界万物是由水、火、土、气四种元素按不同比例组合而成。,亚里士多德认为干、湿、冷、热是最基本的，它们两两结合形成水、火、土、气四种元素，再由这四种元素组成一切实物，他还认为存在第五种元素以太，由它构成天体。,德谟克利特提出原子论,二、可分与不可分,第二节 近代原子论的发展,一、元素概念与化学的确立,1661年与牛顿同时代的英国科学家波义耳在怀疑派的化学家一书中首先提出了科学的元素的概念，认为元素是不能再被分割的、最简单的物质。,化学史家都把1661年作为近代化学的开

52、始年代，因为罗伯特波义耳(16271691)把化学确立为科学。 他在书中指出：“化学到目前为止，还是认为只在制造医药和工业品方面具有价值。但是，我们所学的化学，绝不是医学或药学的婢女，也不应甘当工艺和冶金的奴仆，化学本身作为自然科学中的一个独立部分，是探索宇宙奥秘的一个方面。化学，必须是为真理而追求真理的化学”,为了确定科学的化学，波义耳考虑到首先要解决化学中一个最基本的概念：元素。 一定质量的气体在温度不变时，它的压强和体积成反比。气体体积随压强而改变的这一规律称作波义耳一马略特定律。 石蕊试纸：波义耳从石蕊地衣中提取的紫色浸液，它遇酸变成红色，遇碱变变成蓝色。利用这一特点，波义耳用石蕊浸液

53、把纸浸透，然后烤干，这就制成了实验中常用的酸碱试纸石蕊试纸。,18世纪法国化学家拉瓦锡建立了氧化燃烧理论 拉瓦锡的对化学的第一个贡献便是从试验的角度验证并总结了质量守恒定律。,拉瓦锡最重要的发现：燃烧原理，是他对化学研究的第二大贡献。,拉瓦锡对化学的第三大贡献是否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说，建立了在科学实验基础上的化学元素的概念。,拉瓦锡（17431794）,在1789年出版的历时四年写就的化学概要里，拉瓦锡列出了第一张元素一览表，元素被分为四大类：1.简单物质，光、热、氧、氮、氢等物质元素。 2.简单的非金属物质，硫、磷、碳、盐酸素、氟酸素、硼酸素等，其氧化物为酸。 3.简单的金属

54、物质，锑、银、铋、钴、铜、锡、铁、锰、汞、钼、镍、金、铂、铅、钨、锌等，被氧化后生成可以中和酸的盐基。4.简单物质，石灰、镁土、钡土、铝土、硅土等。,拉瓦锡作为众议院议员和科学院会长，因为得罪了革命人物，1793年11月28日被捕，1794年5月7日开庭审判，结果是对28名包税组织的成员全部处以死刑，并预定在24小时内执行，包括拉瓦锡。 悲剧言论：革命法庭副长官考费那尔拒绝了人民要求赦免拉瓦锡的请求，他还宣称，“法兰西共和国不需要科学家，而只需要为国家而采取的正义行动！” 著名的法籍意大利数学家拉格朗日痛心地说：“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”,二、原子分

55、子论,1803年，英国科学家道尔顿第一次宣读了他的有关原子论和原子量计算的论文,道尔顿最主要的贡献： 创立原子学说。其要点：（）化学元素由不可分的微粒原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的最小单位。（）同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素原子的性质和质量各不相同，原子质量是元素的基本特征之一。（）不同元素化合时，原子以简单整数比结合。推导并用实验证明倍比定律。如果一种元素的质量固定时，那么另一元素在各种化合物中的质量一定成简单整数比。,1811年，意大利物理学家阿佛加德罗提出分子假说 1808年，法国化学家盖.吕萨克提出了一个假说：在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同数目的原子。 但

56、道尔顿反对这个说法，如： O2 N22NO 阿佛加德罗提出：在同温同压下，相同体积的不同气体具有相同数目的分子。“原子”改为“分子”的一字之改，正是阿佛加德罗假说的奇妙之处。,在物理学和化学中，有一个重要的常数叫阿佛加德罗常数。NA602205xl023摩尔。它表示1摩尔的任何物质所含的分子数。 在物理学和化学中，还有一常见的定律叫阿佛加德罗定律。它的内容是在同一温度、同一压强下，体积相同的任何气体所含的分子数都相等，这一定律是阿佛加德多于1811年提出的。,三、化学元素周期律,1869年俄国化学家门捷列夫（18341907）编制了元素周期表,诺贝尔奖的遗憾 尽管评选过程很严格，但诺贝尔奖还是

57、出现了一些遗漏重要科学成就的情况，有些科学家也因此与诺贝尔奖无缘。最大的遗憾恐怕要算俄国天才科学家门捷列夫与诺贝尔奖的擦肩而过。早在诺贝尔奖首次颁奖前32年，门捷列夫就发现了元素的周期排列规律。此后，世界上所有科学课堂都讲授了这一内容。可是，诺贝尔奖委员会始终没有授予他任何荣誉。这位1905年诺贝尔化学奖候选人，在1906年又以一票之差无缘诺贝尔奖。1907年，门捷列夫告别人世，给诺贝尔奖留下无法弥补的遗憾。,第三节 现代原子结构的深入研究,物质,电子,分子,原子,质子,中子,一、打开原子的大门,1. X射线的发现,2. 放射性的发现,3. 电子的发现,二、原子模型的演进,1.汤姆逊葡萄干蛋糕

58、模型,2.卢瑟福有核行星模型,3.玻尔量子化轨道模型,19世纪末到20世纪的三十年代，对于电子、光谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的理论，导致人们对原子和原子核认识的升华,十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部分由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质那么这两种物质是怎样构成原子的呢？,汤姆生,在汤姆生的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象枣核那样镶嵌在原子里面,电子,正电荷,这个模型不久就被实验事实否定了,著名的 粒子散射实验,卢瑟福,根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小

59、，对 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， 粒子所受库仑力也很小，故 粒子偏转角度不会很大,点击观看动画,1、绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进,2、少数 粒子发生了较大的偏转,3、极少数粒子的偏转超过90,4、有的甚至几乎达到180 ,第一条现象说明，原子中绝大部分是空的,第二、三现象可看出， 粒子受到较大的库仑力作用,第四条现象可看出，粒子在原子中碰到了比他质量大的多的东西,在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 带负电的电子在核外空间绕着核旋转,卢瑟福提出的原子核式结构,点击观看动画,体育场,根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：,原子,原子核,1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核，得到了质子，进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认,质子,中子,核子,质子数,电荷数,玻尔量子化轨道模型,电子云,三、质子和中子的发现,卢瑟福被公认为质子的发现人。