2019-2020年高中物理 18.5 激光教案 新人教版理选修3-5

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1、2019-2020年高中物理18.5激光教案新人教版理选修3-5一、教学目标1、知识与技能（1）理解自发发射、受激吸收和受激发射。（2）了解激光产生的机理。（3）了解激光器的构造和工作原理。2、过程与方法（1）通过对自发发射、受激吸收、受激发射的学习，了解原子发光的原理及特点，进一步理解原子能级理论。（2）对激光产生的机理、激光器的结构和工作原理的学习和分析，认识科学探究并掌握科学探究的方法。3、情感、态度与价值观（1）通过学生对激光产生机理及激光器的学习和分析，发展学生对科学的好奇心和求知欲，体验探索自然规律的艰辛与喜悦。（2）通过对学习过程的调控、对

2、物理问题的解决，培养学生信息收集和处理能力和分析解决问题的能力。二、设计思路本节内容在科课程标准中的要求不高，主要是让学生了解激光的产生机理以及一些常用激光器的构造和工作原理。但是通过本节课的学习，能使学生更进一步了解原子的结构和理解原子的能级理论。本节课的设计思路是在向学生介绍激光产生机理和激光器的构造、工作原理的同时，设计一些问题，让学生在解决这些问题的过程中，对原子的结构和原子的能级理论加深记忆和理解，达到对知识的复习与巩固，培养学生应用知识及进行科学探究和创新的能力。三、重点与难点激光的产生机理是本节的重点，需要在教学过程中加深学生对原子结构和原

3、子能级理论的理解。激光器的工作原理是本节课的难点，在教学过程中应使学生了解抽运装置的作用，理解如何产生粒子数反转。四、教学资源演示原子跃迁过程吸收和释放光子的课件，多媒体教学设备，红宝石激光器、氦氖激光器的结构示意图。五、教学设计教师活动学生活动点评课题的引入提出问题：我们在选修3-4中学习过激光的特点及应用，请大家回忆一下激光的特点及相关应用。我们知道，激光是一种人造光，那么激光是如何产生的呢？在教师的引导下回忆前面学过的知识，回答教师的提问：激光的特点及应用：相干性好、平行度高、亮度高。在全息、测距、信息储存、医疗等方面都有广泛的应用。提出问题的形式

4、引入，可以引发学生的思考，带领学生进入主题。一、激光产生的机理前面我们学习了原子的能级理论，原子是如何在能级之间进行跃迁的呢？1、自发发射提出问题，引导学生思考和分析：原子吸收能量后，从较低能级跃迁到较高能级，所吸收的能量等于两能级之差；处于较高能级状态的原子是不稳定的，会自发地跃迁到较低的能量态，同时放出光子，该光子的能量也等于能级之差。学生讨论：复习前面所学的知识，为后面解决问题作铺垫。对于普通的光源，如我们熟悉的白炽灯，它们是如何发光的呢？对学生的回答进行点评，并给出概念：对，这就是自发发射。课件演示自发发射过程。教师活动灯丝原子吸收了电流做功产生

5、的热而被激发到能量较高的状态；能量较高状态的原子是不稳定的，会自发地跃迁到较低的能量态，同时放出光子。学生活动学生对现象分析并进行归纳总结可以对相关的知识及规律加深理解，并能培养归纳推理的能力。点评在自发发射中，原子以随机的方式回到基态，也就是说，每个原子发光的时刻、方向、初相位都是不确定的，发光的频率一般也不一样。因此普通光源发出的光不是相干光。2、受激吸收演示课件并解说：观看动画演示，加深对自发发射的理解。学生回忆光的干涉中相干光的特点，并与普通光源发出的光相比较，进一步理解相干光的含义。观看课件的动画演示。动画演示可以使抽象的概念形象化，便于理解和

6、记忆。通过比较，能加深对概念的理解和记忆。常温下处于热平衡状态的原子系统，多数原子都处在基态。如果一个人射光子的能量恰好等于原子基态与某个激发态的能量差，那么原子就很容易吸收这个光子而跃迁到这个激发态上。这种跃迁不是自发产生的，是在入射光子的刺激下产生的，所以称为受激吸收。3、受激发射演示课件并解说：教师活动结合原子的能级理论，理解原子的这种跃迁过程，比较被吸收的光子的能量核能级差的关系。学生活动对所学知识进行及时的巩固，并应用于实际问题的解决，培养学生应用知识及分析问题的能力。点评如果一个入射光子的能量正好等于原子的某一对能级的能量差额E2-E1，那么

7、处于激发态E2的原子就可能受到这个光子的刺激而跃迁到能量较低的状态E1，同时发射一个与入射光子完全相同的光子，这就是受激发射的过程。学生边观察边思考：受激发射的光子与人射光子具有相同的能量（频率）。学生提问：受激发射的光子与人射光子具有相同的能量（频率），那么，其它的规律是否相同呢？学生根据已经掌握的知识对新的知识和规律提出自己的想法和疑问，这是培养学生探究能力和创新精神的一种有效的方法。教师：对，它们还具有相同的相位、偏振态，且沿同一方向发出。教师：对，但是通常状态下多数原子处于基态，怎么办呢？是的，这种状态就叫做粒子数反转，是一种非热平衡的状态。这时

8、，一个入射光子引起的受激发射要比它被吸收的概率大得多，可以形象地说，入射光被“放