18.5《激光》PPT课件(新人教版 选修3-5)
文档属性
| 名称 | 18.5《激光》PPT课件(新人教版 选修3-5) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 751.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2012-06-17 18:01:03 | ||
图片预览
文档简介
(共30张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-5
18.5《激光》
教学目标
1、知识与技能
（1）了解激光产生的机理；（2）通过阅读，收集整理相关资料，认识激光器的构成和常见激光器。
2、过程与方法
（1）通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力；
（2）通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感、态度与价值观：通过对激光应用的学习，使学生感受到科学知识的无究力量，培养热爱科学的品质。
教学重点：激光产生的机理。
教学难点：激光产生的机理。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。
（一）自发辐射
发光前
发光后
自发辐射、受激吸收和受激辐射
1916年爱因斯坦在玻尔能及理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理。
普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。
光子的频率为
（二）受激吸收
吸收前
吸收后
激光原理
（三）受激辐射
发光前
发光后
当外来光子的频率满足 时，使原子中处于高能级的电子在外来光子的激发下向低能级跃迁而发光。
激光原理
特点： 受激辐射产生的光子与外来光子具有相同的特征：它们的频率、相位、振动方向均相同。
光放大
相干光（激光）
激光原理
一、激光
1、概念：
激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大、”。
英文全称为
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。
2、产生机理：
激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。
特点 作用 应用实例
相干光 可进行调制、传递信息 光纤通信
平行度非常好 传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速 激光雷达
可会聚于很小的一点，记录信息密度高 DVD、CD、VCD机，计算机光驱
亮度高 可在很小空间短时间内集中很大能量 激光切割、焊接、打孔医疗手术
产生高压引起核聚变 人工控制聚变反应
（一）粒子数的正常分布和反转分布
受激辐射：光子数↑
受激吸收：光子数↓
激光原理
粒子数正常分布： 受激吸收占优势，发生其他两种过程的几率很小。
粒子数反转分布：
受激辐射占优势，光通过工作物质后得到加强，获得光放大。
（二）产生激光的必要条件
激光原理
（1）激活介质
一般情况：大量原子处于基态，而处激发态
的时间很短，约为 ，不稳定。
亚稳态：不如基态稳定，但比激发态要稳定得多，如
具有亚稳态的工作物质，就能实现粒子数反转。
激光原理
（2）抽运装置：它是使激活介质产生粒子数反转的装置。
从外界输入能量（如光照、放电等）。
（3）光学共振腔
要获得具有一定寿命和强度的激光，必须加光学谐振腔。
全反射镜
部分透光反射镜
激光光束
激光原理
例：红宝石：在人工制造的刚玉
（ ）中，掺入少量的铬离子（ ）而构成晶体。起发光作用的是铬离子。
红宝石中铬离子能级图
激发态
亚稳态
基态
产生激光
激光原理
受激吸收
强光照射
无辐射跃迁
放出能量
（红宝石发热）
激光原理
激光工作物质
全
反
射
镜
半
反
射
镜
激光工作原理：
out
光放大原理
激光器有两个反射镜，它们构成一个光学谐振腔。
激励能源
全反射镜
部分反射镜
激光
光学谐振腔的作用：
1.对方向进行选择（//轴线光放大），
使激光具有极好的方向性；
2.来回反射多次放大（延长了工作物质），
增强光放大作用，形成强光
3.在腔内形成驻波的光放大，
使激光具有极好的单色性（相干性）
（谐振腔有选频作用）
X射线激光器
激光打孔
练习1.
在激光器中利用光学谐振腔
（1）可以提高激光束的方向性，而不能提高其单色性。
（2）可以提高激光束的单色性，而不能提高其方向性。
（3）可以同时提高激光束的方向性和单色性。
（4）不能提高激光束的方向性，也不能提高其单色性。
答案：（3）
练习2.
激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性
（1）亮度高
（2）方向性好
（3）相干性好
（4）抗电磁干扰能力强
答案：（3）
原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所发出的光的特点是
（1）前者是相干光，后者是非相干光。
（2）前者是非相干光，后者是相干光。
（3）都是相干光。
（4）都是非相干光。
练习3.
答案：（2）
产生激光的必要条件是 ，
激光的三个主要特性是
，
练习5.
练习4.
激光器的基本结构包括三部分，
即 ， ，和 。
工作物质
激励能源
光学谐振腔
粒子数反转分布
方向性好，单色性好（相干性好），光强大（亮度高）
练习6.
受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指
。
相位，频率，偏振态，传播方向
新课标人教版课件系列
《高中物理》
选修3-5
18.5《激光》
教学目标
1、知识与技能
（1）了解激光产生的机理；（2）通过阅读，收集整理相关资料，认识激光器的构成和常见激光器。
2、过程与方法
（1）通过课外阅读，收集整理有关激光应用的资料，培养加工处理信息的能力；
（2）通过对激光的特点及应用的学习，培养应用物理知识解决实际问题的能力。
3、情感、态度与价值观：通过对激光应用的学习，使学生感受到科学知识的无究力量，培养热爱科学的品质。
教学重点：激光产生的机理。
教学难点：激光产生的机理。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。
（一）自发辐射
发光前
发光后
自发辐射、受激吸收和受激辐射
1916年爱因斯坦在玻尔能及理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理。
普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。
光子的频率为
（二）受激吸收
吸收前
吸收后
激光原理
（三）受激辐射
发光前
发光后
当外来光子的频率满足 时，使原子中处于高能级的电子在外来光子的激发下向低能级跃迁而发光。
激光原理
特点： 受激辐射产生的光子与外来光子具有相同的特征：它们的频率、相位、振动方向均相同。
光放大
相干光（激光）
激光原理
一、激光
1、概念：
激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大、”。
英文全称为
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。
2、产生机理：
激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。
特点 作用 应用实例
相干光 可进行调制、传递信息 光纤通信
平行度非常好 传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速 激光雷达
可会聚于很小的一点，记录信息密度高 DVD、CD、VCD机，计算机光驱
亮度高 可在很小空间短时间内集中很大能量 激光切割、焊接、打孔医疗手术
产生高压引起核聚变 人工控制聚变反应
（一）粒子数的正常分布和反转分布
受激辐射：光子数↑
受激吸收：光子数↓
激光原理
粒子数正常分布： 受激吸收占优势，发生其他两种过程的几率很小。
粒子数反转分布：
受激辐射占优势，光通过工作物质后得到加强，获得光放大。
（二）产生激光的必要条件
激光原理
（1）激活介质
一般情况：大量原子处于基态，而处激发态
的时间很短，约为 ，不稳定。
亚稳态：不如基态稳定，但比激发态要稳定得多，如
具有亚稳态的工作物质，就能实现粒子数反转。
激光原理
（2）抽运装置：它是使激活介质产生粒子数反转的装置。
从外界输入能量（如光照、放电等）。
（3）光学共振腔
要获得具有一定寿命和强度的激光，必须加光学谐振腔。
全反射镜
部分透光反射镜
激光光束
激光原理
例：红宝石：在人工制造的刚玉
（ ）中，掺入少量的铬离子（ ）而构成晶体。起发光作用的是铬离子。
红宝石中铬离子能级图
激发态
亚稳态
基态
产生激光
激光原理
受激吸收
强光照射
无辐射跃迁
放出能量
（红宝石发热）
激光原理
激光工作物质
全
反
射
镜
半
反
射
镜
激光工作原理：
out
光放大原理
激光器有两个反射镜，它们构成一个光学谐振腔。
激励能源
全反射镜
部分反射镜
激光
光学谐振腔的作用：
1.对方向进行选择（//轴线光放大），
使激光具有极好的方向性；
2.来回反射多次放大（延长了工作物质），
增强光放大作用，形成强光
3.在腔内形成驻波的光放大，
使激光具有极好的单色性（相干性）
（谐振腔有选频作用）
X射线激光器
激光打孔
练习1.
在激光器中利用光学谐振腔
（1）可以提高激光束的方向性，而不能提高其单色性。
（2）可以提高激光束的单色性，而不能提高其方向性。
（3）可以同时提高激光束的方向性和单色性。
（4）不能提高激光束的方向性，也不能提高其单色性。
答案：（3）
练习2.
激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性
（1）亮度高
（2）方向性好
（3）相干性好
（4）抗电磁干扰能力强
答案：（3）
原子可以通过自发辐射和受激辐射的方式发光，它们所发出的光的特点是
（1）前者是相干光，后者是非相干光。
（2）前者是非相干光，后者是相干光。
（3）都是相干光。
（4）都是非相干光。
练习3.
答案：（2）
产生激光的必要条件是 ，
激光的三个主要特性是
，
练习5.
练习4.
激光器的基本结构包括三部分，
即 ， ，和 。
工作物质
激励能源
光学谐振腔
粒子数反转分布
方向性好，单色性好（相干性好），光强大（亮度高）
练习6.
受激辐射时，辐射光和照射光具有完全相同的特性，这些特性是指
。
相位，频率，偏振态，传播方向