光 激光 教學(xué)課件

第十三章光

第八節(jié)激光

物體發(fā)光的微觀機(jī)理

物質(zhì)中的原子受到激發(fā)以后，原子能量增加，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，要向低能態(tài)躍遷。在向低能態(tài)躍遷的過(guò)程中，會(huì)發(fā)出光。

普通光源（白熾燈、日光燈、高壓水銀燈）的發(fā)光過(guò)程為自發(fā)輻射。各原子自發(fā)輻射發(fā)出的光彼此獨(dú)立，頻率、振動(dòng)方向、相位不一定相同——為非相干光。一、激光及其產(chǎn)生1．概念：激光準(zhǔn)確內(nèi)涵是“輻射的受激發(fā)射的光放大”。

英文全稱(chēng)為L(zhǎng)ightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation縮寫(xiě)為L(zhǎng)aser，中文也常音譯為“鐳射”。

2．產(chǎn)生機(jī)理：原子受激輻射后發(fā)生躍遷

某些物質(zhì)的原子中的粒子受光或電刺激，使低能級(jí)的原子變成高能級(jí)原子，在向低能態(tài)躍遷時(shí)輻射出相位、頻率、方向等完全相同的光，這種光叫作激光。激光的發(fā)展史

1958年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。

1960年，美國(guó)加利福尼亞州休斯航空公司實(shí)驗(yàn)室的研究員梅曼發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。1965年，第一臺(tái)可產(chǎn)生大功率激光的器件--二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺(tái)Ｘ射線(xiàn)激光器研制成功。

梅曼和第一只激光器紅寶石激光器二、激光的特性及應(yīng)用1．相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)2．平行度好：測(cè)距、測(cè)速（激光雷達(dá)測(cè)速）信息存儲(chǔ)和閱讀（DVD、CD唱機(jī)、計(jì)算機(jī)光盤(pán)3．亮度高（能量高）：工業(yè)切割、焊接；醫(yī)學(xué)“光刀”、焊接。利用強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引發(fā)核聚變。形形色色的激光武器（1）激光槍?zhuān)?）高能激光武器（強(qiáng)激光武器、激光炮）

利用高功能激光摧毀敵方衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機(jī)、坦克等大型目標(biāo)的武器。（現(xiàn)仍在研制階段）歷史與現(xiàn)狀：1973年春，美軍用激光炮一舉擊落長(zhǎng)4.57m時(shí)速482.8Km的飛行靶機(jī);1976年以用激光炮擊落兩架飛行于900m高空的高空無(wú)人架駛飛機(jī);1978年美國(guó)陸軍用激光炮在1--2Km內(nèi)擊落正在高速飛行的“陶式”反坦克導(dǎo)彈彈頭裂成碎片;前蘇聯(lián)更超前于美國(guó),曾先后進(jìn)行過(guò)十八次反衛(wèi)星實(shí)驗(yàn),1975年曾照瞎了美國(guó)位于印度洋上空一預(yù)警、通信衛(wèi)星，美提出強(qiáng)烈抗議，蘇聯(lián)說(shuō)沒(méi)有這回事，美只好吃了一啞吧虧。90年代舉世矚目的“星球大戰(zhàn)計(jì)劃”中的定向能武器就是一種高能激光武器，現(xiàn)轉(zhuǎn)稱(chēng)為“美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御計(jì)劃”，仍在大力研究。美國(guó)化學(xué)激光器功率已達(dá)到2.2兆瓦“魟魚(yú)”激光致盲武器1982年開(kāi)始研制，1990年1--3月在野外試驗(yàn)成功，海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中裝配在美軍第七步兵師，參加了“沙漠盾牌”和“沙漠風(fēng)暴”作戰(zhàn)。激光弦目描準(zhǔn)具（英國(guó)）

是一種激光致盲描準(zhǔn)具，1982年馬鳥(niǎo)戰(zhàn)爭(zhēng)期間安裝在“競(jìng)技神”號(hào)戰(zhàn)艦上，實(shí)戰(zhàn)中效果良好，造成3架阿根廷飛機(jī)失事。所有這一切均是保密的。直致1989年英軍艦“考文垂”號(hào)上因帆布未蓋好才被記者拍下照片，1990年公布于世。（諧振腔有選頻作用）4．單色性好全息照相：參考光照相底片反射光物光物同一激光束被分成兩束，參考光直接照到底片上，物光也到達(dá)底片。兩者干涉，在底片上形成復(fù)雜的干涉條紋，各點(diǎn)的明暗程度反映了疊加的加強(qiáng)和減弱的情形。照明光全息照片人眼全息照片的觀看：用激光照射全息照片，在照片的另一側(cè)觀看原物體的立體的像。用肉眼去看，全息照片上只有些亂七八糟的條紋用一束激光去照射該照片，眼前就會(huì)出現(xiàn)逼真的立體景物從不同的角度去觀察，可以看到原來(lái)物體的不同側(cè)面每一片碎片都包括被攝物體的完整信息英女王的全息照片

藝術(shù)品展示特點(diǎn)作用應(yīng)用實(shí)例相干光可進(jìn)行調(diào)制、傳遞信息光纖通信平行度非常好傳播很遠(yuǎn)距離能保持一定強(qiáng)度，可精確測(cè)距測(cè)速激光雷達(dá)可會(huì)聚于很小的一點(diǎn)，記錄信息密度高DVD、CD、VCD機(jī)，計(jì)算機(jī)光驅(qū)亮度高可在很小空間短時(shí)間內(nèi)集中很大能量激光切割、焊接、打孔、醫(yī)療手術(shù)產(chǎn)生高壓引起核聚變?nèi)斯た刂凭圩兎磻?yīng)（一）自發(fā)輻射發(fā)光前發(fā)光后自發(fā)輻射、受激吸收和受激輻射1916年愛(ài)因斯坦在玻爾能及理論基礎(chǔ)上提出輻射的量子理論，是產(chǎn)生激光的基本原理。課堂練習(xí)1．激光全息照相技術(shù)主要是利用激光的哪一種優(yōu)良特性（A）亮度高（B）方向性好（C）相干性好（D）抗電磁干