5.5激光與全息照相

魯科2019第5節(jié)

激光與全息照相高中物理選擇性必修一第5章光的干涉、衍射和偏振激光及其特性1.激光的產(chǎn)生

1960年5月15日，美國(guó)物理學(xué)家梅曼正在進(jìn)行一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)。他的實(shí)驗(yàn)裝置里有一根人造紅寶石棒。突然，一束深紅色的亮光從裝置中身射出，它比太陽(yáng)表面還要亮4倍！這是一種完全新型的，自然界中不存在的光！西奧多·哈羅德·梅曼美國(guó)（1927-2007）激光激光和激光器是20世紀(jì)最重大的科學(xué)發(fā)明之一。

產(chǎn)生激光的裝置被稱為激光器。激光及其特性2.激光的原理發(fā)光前發(fā)光后根據(jù)玻爾理論，原子是由原子核和電子組成的，電子在核外的一定軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)原子具有不同的能級(jí)。

處于高能級(jí)的原子能自發(fā)的向低能級(jí)躍遷，這過(guò)程稱為自發(fā)躍遷，過(guò)程會(huì)釋放出光子，這過(guò)程也稱為自發(fā)輻射躍遷。

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。激光及其特性2.激光的原理1916年，愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)還原子還存在另一種躍遷過(guò)程——受激輻射躍遷即在外來(lái)光子的作用下，處在高能態(tài)的原子向低能態(tài)躍遷，并同時(shí)發(fā)射出能量相同的光子。發(fā)光前發(fā)光后

受激輻射產(chǎn)生的光子與外來(lái)誘導(dǎo)產(chǎn)生躍遷的光子具有相同的特征：它們的頻率、相位、偏振方向、傳播方向均相同。這種光就被命名為激光。激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光，激光光束中所有光子的頻率一致、相位一致、偏振方向一致、傳播方向一致，所以激具有:單色性好，方向性好，亮度高的特點(diǎn)。3.激光的特性激光及其特性激光的應(yīng)用1.相干性應(yīng)用：光纖通訊、激光全息技術(shù)激光的應(yīng)用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)光盤激光的應(yīng)用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。激光切割激光聚變裝置全息照相1948年，英國(guó)物理學(xué)家伽柏提出了全息照相的設(shè)想：利用兩束光的干涉條紋記錄被攝物體，記錄干涉條紋的底板經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后，會(huì)再現(xiàn)一個(gè)逼真的像。由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有足夠強(qiáng)的單色光源，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不甚理想。激光的發(fā)明和普及，使全息照相獲得了很大的發(fā)展，伽柏也因?qū)θ⒄障嗟难芯揩@得了1971年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

講你知全息照相是應(yīng)用光的干涉實(shí)現(xiàn)的作為光源的激光被分成兩部分：一部分通過(guò)凹透鏡發(fā)散后射到膠片上；另一部分射向一個(gè)平面鏡，經(jīng)反射后通過(guò)另一個(gè)凹透鏡發(fā)散后射向被拍攝的物體。該物體把光反射到膠片上，并與第一束光發(fā)生干涉，兩束光干涉的結(jié)果就在膠片上記錄下被拍攝物體的三維圖像信息，這就是全息照片全息照片的特點(diǎn)全息照相與普通照相相比有如下幾個(gè)突出特點(diǎn)：觀察再現(xiàn)的圖像時(shí)，看到的三維立體圖像和原來(lái)的物體幾乎一模一樣；如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)物體部分被遮擋了，你只要改變一下角度，便能觀察到被遮擋的部分；如果一張全息照片的大部分被損壞或丟失，只留下