物理：13.8《激光》PPT课件(新人教版 选修3-4)

1982年开始研制，1990 年开始研制， 年开始研制 年1--3月在野外试验成 月在野外试验成 功，海湾战争中装配在 美军第七步兵师， 美军第七步兵师，参加 沙漠盾牌” 了“沙漠盾牌”和“沙漠 风暴”作战。 风暴”作战。
4、单色性好 、 （谐振腔有选频作用）
全息照相： 全息照相：
参考光
照相底片
梅 曼 和 第 一 只 激 光 器
红宝石激光器
气体激光器
固体激光器
液体激光器
半导体激光器
二。激光的特性及应用
1.相干性应用：光纤通讯、激光全息技术 相干性应用：光纤通讯、 相干性应用 2.平行度好：测距、测速（激光雷达测速） 平行度好：测距、测速（激光雷达测速） 平行度好 信息存储和阅读（DVD、CD唱 信息存储和阅读（DVD、CD唱 机、计算机光盘
用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟 用肉眼去看， 的条纹 用一束激光去照射该照片，眼前就会出现 用一束激光去照射该照片， 从不同的角度去观察， 逼真的立体景物 从不同的角度去观察，可 以看到原来物体的不同侧面 每一片碎片都包括被摄物体的完整信息
英女王的全息照片
艺术品展示
3. 激光器的种类 A. 气体激光器:最常见的是氦氖激光器,另一种典 气体激光器:最常见的是氦氖激光器, 型代表是氩离子激光器 B.固体激光器 红宝石激光器, 固体激光器: B.固体激光器:红宝石激光器,钇铝石榴石激光器 液体、 C. 液体、化学和半导体激光器 .“隐身 隐身” 变色”激光器:二氧化碳激光器， D.“隐身”和“变色”激光器:二氧化碳激光器， 可称“隐身人” 可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为 10.6微米 微米， 处红外区，肉眼不能觉察; 10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察; 确实能变色,只要转动一个激光器上的旋钮， 确实能变色,只要转动一个激光器上的旋钮，就 可以获得红、 可以获得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜 色的激光。 色的激光。
前苏联更超前于美国,曾先后进行过十八次反 前苏联更超前于美国 曾先后进行过十八次反 卫星实验,1975年曾照瞎了美国位于印度洋上 卫星实验 年曾照瞎了美国位于印度洋上 空一预警、通信卫星，美提出强烈抗议， 空一预警、通信卫星，美提出强烈抗议，苏联 说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏。 说没有这回事，美只好吃了一哑吧亏。 90年代举世瞩目的“星球大战计划”中的定向能 年代举世瞩目的“星球大战计划” 年代举世瞩目的 武器就是一种高能激光武器，现转称为“ 武器就是一种高能激光武器，现转称为“美国 国家导弹防御计划” 仍在大力研究。 国家导弹防御计划”，仍在大力研究。 美国化学激光器功 率已达到2.2兆瓦 率已达到 兆瓦
1916年爱因斯坦在玻尔能级理论基础上提出辐 年爱因斯坦在玻尔能级理论基础上提出辐 年爱因斯坦在玻尔能级理论基础上提出 射的量子理论，是产生激光的基本原理。 射的量子理论，是产生激光的基本原理。
自发辐射、 自发辐射、受激吸收和受激辐射
自发辐射
E2 E1
hν
发光前 发光后
一、激光及其产生
英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
特点
作用 传播很远距离能保持一定 强度， 强度，可精确测距测速 可会聚于很小的一点， 可会聚于很小的一点，记 录信息密度高
应用实例 光纤通信 激光雷达 DVD、CD、VCD机 DVD、CD、VCD机， 计算机光驱 激光切割、焊接、 激光切割、焊接、 打孔、 打孔、医疗手术 人工控制聚变反 应
可进行调制、 相干光 可进行调制、传递信息 平行度 非常好
物光 反射光 物 同一激光束被分成两束，参考光直接照到底片上， 物光也到达底片。两者干涉，在底片上形成复杂 的干涉条纹，各点的明暗程度反映了叠加的加强 和减弱的情形。
照明光
全 息 照 片
人眼
全息照片的观看： 全息照片的观看： 用激光照射全息照片， 用激光照射全息照片，在照片的另一侧观看 原物体的立体的像。 原物体的立体的像。
答案： 答案：B
13.8《激光》
学习目标
１、激光及其产生 概念： （1）概念： 产生机理： （2）产生机理： ３、激光的特性及应用 （1）相干性应用 （2）平行度好 （3）亮度高（能量高） 亮度高（能量高） （4）单色性好
物体发光的微观机理
物质中的原子受到激发以后， 物质中的原子受到激发以后，原子能量增 处于不稳定状态，要向低能态跃迁。 加，处于不稳定状态，要向低能态跃迁。在向 低能态跃迁的过程中，会发出光。 低能态跃迁的过程中，会发出光。 普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯） 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 自发辐射。 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、 的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定 相同——为非相干光。 相同 为非相干光。
可在很小空间短时间内集 亮度高 中很大能量 产生高压引起核聚变
练习1. 练习1.
激光全息照相技术主要是利用激光 的哪一种优良特性 （A）亮度高 （B）方向性好 （C）相干性好 （D）抗电磁干扰能力强
答案： 答案：C
练习2. 练习2.
下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是 前者是相干光，后者是非相干光。 （A）前者是相干光，后者是非相干光。 （B）前者是非相干光，后者是相干光。 前者是非相干光，后者是相干光。 都是相干光。 （C）都是相干展史
1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了 年 关于激光器的经典论文， 关于激光器的经典论文，奠定了激光发展 的基础。 的基础。 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司 年 实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台 红宝石激光器。 红宝石激光器。 1965年，第一台可产生大功率激光的器件 年 第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。 二氧化碳激光器诞生。 1967年，第一台Ｘ射线激光器研制成功。 年 第一台Ｘ射线激光器研制成功。
“魟鱼”激光致盲武器 魟鱼” 魟鱼 激光弦目描准具（英国） 激光弦目描准具（英国） 是一种激光致盲描准具， 是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间 年马鸟战争期间 安装在“竞技神”号战舰上，实战中效果良好， 安装在“竞技神”号战舰上，实战中效果良好， 造成3架阿根廷飞机失事 所有这一切均是保密的。 架阿根廷飞机失事。 造成 架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的。 直致1989年英军舰“考文垂”号上因帆布未盖好 年英军舰“ 直致 年英军舰 考文垂” 才被记者拍下照片， 年公布于世。 才被记者拍下照片，1990年公布于世。 年公布于世
缩写为Laser，中文也常音译为“镭射” 缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。 Laser 概念： 1、概念： 激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大” 激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。 2、产生机理：原子受激辐射后发生跃迁 产生机理： 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激， 某些物质的原子中的粒子受光或电刺激， 使低能级的原子变成高能级原子， 使低能级的原子变成高能级原子，在向低能态 跃迁时辐射出相位 频率、方向等完全相同的 相位、 跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的 这种光叫作激光。 光，这种光叫作激光。
3.亮度高（能量高）：工业切割、焊接； 亮度高（能量高）：工业切割、焊接； 亮度高 ）：工业切割 医学“光刀” 焊接。 医学“光刀”、焊接。 利用强激光产生的高压引发核聚变。 利用强激光产生的高压引发核聚变。
形形色色的激光武器
1）激光枪
2）高能激光武器（强激光武器、激光炮） ）高能激光武器（强激光武器、激光炮） 利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、 利用高功能激光摧毁敌方卫星、导弹、飞机、 坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段） 。（现仍在研制阶段 坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段） 历史与现状： 历史与现状： 1973年春，美军用激光炮一举击落长 年春， 年春 美军用激光炮一举击落长4.57m 时速482.8Km的飞行靶机 的飞行靶机; 时速 的飞行靶机 1976年以用激光炮击 年以用激光炮击 落两架飞行于900m高空 落两架飞行于 高空 的高空无人架驶飞机; 的高空无人架驶飞机 1978年美国陆军用激光炮 年美国陆军用激光炮 在1--2Km内击落正在高速 内击落正在高速 飞行的“陶式” 飞行的“陶式”反坦克导弹 弹头裂成碎片; 弹头裂成碎片