高二物理選修3-4-13.8-激光-LI

第一頁，共35頁。物體發(fā)光(fāɡuānɡ)的微觀機理物質(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)躍遷的過程(guòchéng)中，會發(fā)出光。普通光源〔白熾燈、日光燈、高壓水銀燈〕的發(fā)光過程為自發(fā)輻射。各原子(yuánzǐ)自發(fā)輻射發(fā)出的光彼此獨立，頻率、振動方向、相位不一定相同——為非相干光。發(fā)光前發(fā)光后第二頁，共35頁。一、激光(jīguāng)及其產(chǎn)生1、概念：激光準確(zhǔnquè)內(nèi)涵是“輻射的受激發(fā)射的光放大〞。2、產(chǎn)生(chǎnshēng)機理：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，使低能級的原子變成高能級原子，在向低能態(tài)躍遷時輻射出相位、頻率、方向等完全相同的光，這種光叫作激光。第三頁，共35頁。激光(jīguāng)的開展史1958年，貝爾實驗室的湯斯和肖洛發(fā)表(fābiǎo)了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光開展的根底。1960年，美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室的研究員梅曼創(chuàng)造了世界上第一臺紅寶石激光器。1965年，第一臺可產(chǎn)生大功率激光的器件--二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺Ｘ射線激光器研制成功。第四頁，共35頁。激光器第五頁，共35頁。二、激光的特性1、相干性好〔單色性好〕頻率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光是相干光。激光的頻率單一(dānyī)，單色性比普通光高1010倍。

全息照相全息照相(quánxīzhàoxiàng)、全息存儲就利用了相干性好的特點。第六頁，共35頁。二、激光(jīguāng)的特性2、平行度好(方向性好)激光(jīguāng)束的發(fā)散角很小，接近衍射的極限.激光(jīguāng)定位、導(dǎo)向、測距等就利用了方向性好的特點。激光(jīguāng)可以會聚到很小的一點，用于光盤的信息記錄和讀取。第七頁，共35頁。二、激光的特性3、亮度高〔光強大〕亮度是光源在單位面積(miànjī)上，向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率。激光(jīguāng)的輸出功率雖然有限，但由于其光束細，功率密度特別大，因而其亮度也特別大。把分散在180°范圍內(nèi)的光集中到0.18°范圍，亮度提高100萬倍.第八頁，共35頁。激光(jīguāng)能量在時間和空間上高度集中，能在極小區(qū)域產(chǎn)生幾百萬度的高溫。激光(jīguāng)加工、激光(jīguāng)手術(shù)、激光(jīguāng)武器等就利用了高亮度的特點。激光打孔激光切割第九頁，共35頁。三、激光全息技術(shù)：普通照相技術(shù)記錄的是光的強弱(振幅)及光的顏色(頻率)。而全息照相術(shù)，是記錄波動(包括機械波、電磁波和光波)干擾(gānrǎo)的振幅和位相分布，以及使之再現(xiàn)的專門技術(shù)。它廣泛地用作三維光學的成像，也可用于聲波(聲全息)和射頻波?！叭ⅷ曇馑际侨康男畔ⅲ床粌H是振幅信息，還包含位相信息在內(nèi).第十頁，共35頁。60年代出現(xiàn)激光強相干光源，使全息術(shù)得到迅速開展，成為現(xiàn)代光學中活潑的分支.1969年本頓〔Benton〕創(chuàng)造了彩虹全息術(shù)，掀起以白光顯示為特征的全息三維顯示新高潮。這種全息術(shù)除了能在普通白熾燈下觀察到明亮的立體像外，還具有全息圖處理工藝簡單、易于復(fù)制(fùzhì)等優(yōu)點。形成了目前風行世界的全息印刷產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)生了全息信用卡、全息商標、全息鈔票、全息卡通、全息裝飾材料、甚至全息服裝等保安防偽及裝璜裝飾的全息圖新應(yīng)用。第十一頁，共35頁。參考(cānkǎo)光照相底片反射光物光物同一激光束被分成(fēnchénɡ)兩束，參考光直接照到底片上，物光也到達底片。參考光和物光在底片上各處相遇時將發(fā)生干預(yù)，底片上記錄兩束光疊加后明暗相間的干預(yù)圖像。全息照相拍攝(pāishè)原理：第十二頁，共35頁。照明光全息照片人眼用激光(jīguāng)照射全息照片，在照片的另一側(cè)可觀看原物體的立體的像。全息(quánxī)照片的觀看：第十三頁，共35頁。英女王的全息照片

神奇(shénqí)的全息照片！第十四頁，共35頁。應(yīng)用：廣告(guǎnggào)字牌、展板、建筑模型、工藝品等。四、激光(jīguāng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用1、加工領(lǐng)域：1〕數(shù)控激光(jīguāng)切割雕刻機第十五頁，共35頁。激光(jīguāng)切割第十六頁，共35頁。上料、焊接(hànjiē)、自動旋轉(zhuǎn)邊、下料全自動完成2〕激光(jīguāng)焊接機第十七頁，共35頁。激光焊接(hànjiē)汽車第十八頁，共35頁。3〕激光打標機采用計算機控制激光做加工手段，在機械零部件、電子元器件、儀器、工具(gōngjù)等外表制作文字、圖案等。第十九頁，共35頁。2、醫(yī)療(yīliáo)領(lǐng)域1〕醫(yī)療(yīliáo)診斷激光治療包括：輻照、燒灼、汽化(qìhuà)、光刀切割以及光針針灸等。第二十頁，共35頁。激光洗文身激光洗眉2〕激光美容激光能量在極短時間內(nèi)釋放出來，形成能量密度很高的脈沖，產(chǎn)生局部沖擊波，將人體的某些(mǒuxiē)組織擊碎，實現(xiàn)美容的效果。醫(yī)學上稱為"選擇性破壞"第二十一頁，共35頁。激光眼科(yǎnkē)手術(shù)第二十二頁，共35頁。反導(dǎo)激光武器激光制導(dǎo)3、軍事領(lǐng)域(lǐnɡyù)1〕激光制導(dǎo)武器第二十三頁，共35頁。2〕激光(jīguāng)武器魟魚(Stingray)系統(tǒng)美國洛克希德·桑德斯公司開發(fā)的AN/PLQ--5激光對抗裝置(zhuāngzhì)。也是一種致盲兼軟殺傷武器第二十四頁，共35頁。高能(gāonéng)激光武器〔強激光武器、激光炮〕利用(lìyòng)高功能激光摧毀敵方衛(wèi)星、導(dǎo)彈、飛機、坦克等大型目標的武器?！铂F(xiàn)仍在研制階段〕歷史(lìshǐ)與現(xiàn)狀：1973年春，美軍用激光炮一舉擊落長時速的飛行靶機;1976年以用激光炮擊落兩架飛行于900m高空的高空無人架駛飛機;1978年美國陸軍用激光炮在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,曾先后進行過十八次反衛(wèi)星實驗,1975年曾照瞎了美國位于印度洋上空一預(yù)警、通信衛(wèi)星，美提出強烈抗議，蘇聯(lián)說沒有這回事，美只好吃了一啞吧虧。90年代舉世矚目的“星球大戰(zhàn)方案〞中的定向能武器就是一種高能激光武器，現(xiàn)轉(zhuǎn)稱為“美國國家導(dǎo)彈防御方案〞，仍在大力研究美國化學激光器功率已到達兆瓦第二十五頁，共35頁。3〕激光測距與激光雷達(jīɡuānɡléidá)第二十六頁，共35頁。4、生活領(lǐng)域1〕激光(jīguāng)條碼機2〕光盤基于定向激光(jīguāng)束掃描記錄和掃描檢測的原理，可將1小時甚至幾小時的視頻內(nèi)容記錄到盤上，然后借助激光(jīguāng)檢測設(shè)備，將光盤內(nèi)容顯示出來。第二十七頁，共35頁。激光(jīguāng)光纖通信50m100m外套內(nèi)芯光導(dǎo)纖維(ɡuānɡdǎoxiānwéi)光纜(ɡuānɡlǎn)光放大器光纜傳導(dǎo)原理：全反射第二十八頁，共35頁。知識小結(jié)：一、激光的產(chǎn)生(chǎnshēng)——二、激光的特性1、高相干性——2、高單向性——3、高亮度——頻率單一、相位(xiàngwèi)恒定平行(píngxíng)度好能量在很小空間，很短時間內(nèi)集中受激輻射第二十九頁，共35頁。特點作用應(yīng)用實例相干光可進行調(diào)制、傳遞信息光纖通信平行度非常好傳播很遠距離能保持一定強度，可精確測距測速激光雷達可會聚于很小的一點，記錄信息密度高DVD、CD、VCD機，計算機光驅(qū)亮度高可在很小空間短時間內(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)第三十頁，共35頁。2、激光(jīguāng)的三個主要特性是：______________________，__________，_________。平行(píngxíng)性好〔方向性好〕相干性好〔單色性好〕亮度高〔光強大〕1、受激輻射時，輻射光和照射光具有完全相同的特性(tèxìng)，這些特性(tèxìng)是指：。相位，頻率，偏振態(tài)，傳播方向課堂小練：第三十一頁，共35頁。3、原子可以通過自發(fā)輻射和受激輻射的方式(fāngshì