人教版高中物理选修3-5全册教案18.5 激光

课题 18．5 激光 课 型 新授课

课 时 1
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。
教 学 重 点
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。
教 学 准 备 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。
教
学
过
程 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？
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：
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。
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：
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：
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。
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，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“放大”了。
大家可以阅读书上的内容并加以体会。
二、激光器
1、激光器的原理
展示激光器的原理图，并介绍各组成部分及作用。
根据激活介质的不同，激光器可以分为固体、液体、气体、染料、半导体激光器等。
2、红宝石激光器
展示红宝石激光器的结构示意图并介绍各部分的用途。
3、氦氖激光器
展示氦氖激光器的结构示意图并介绍各部分的用途。
作 业
布 置 完成问题与练习的1、2、3。
课堂总结 理解自发发射、受激吸收和受激发射。
了解激光产生的机理。
了解激光器的构造和工作原理。