高中物理第五章光的波动性第4节激光教案教科版选修3_4

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1、四、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）。

2、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

3、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0.5×10-3rad，由它发出的激光射到距离为3.8×105km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Δλ<10-8nm，单模稳频He-Ne激光器输出波长为6

4、32.8nm的激光，其光谱线的宽度可窄达Δλ=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

5、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

6、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：

7、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？（）[来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

8、所获得的“散斑对”相当于