激光原理复习知识点讲课教案
激光原理课程设计
激光原理课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握激光原理的基本概念、产生机制、传播特性及其应用。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述激光的基本特性，如单色性、相干性和方向性。
2.解释激光产生的物理原理，包括激发态、稳态和放大过程。
3.分析激光的传播规律，如波动方程、干涉和衍射现象。
4.探讨激光在各个领域的应用，如通信、医疗、加工等。
在技能目标方面，学生将能够：1.运用数学方法解决激光相关问题，如波动方程的求解。
2.进行简单的激光实验，如激光器的搭建和特性测量。
3.分析实际应用中的激光问题，如激光通信的原理和系统设计。
在情感态度价值观目标方面，学生将能够：1.认识到激光技术在现代科技发展中的重要地位和作用。
2.培养对激光技术的兴趣和好奇心，激发创新精神。
3.理解激光技术在实际应用中的伦理和安全性问题，具备良好的职业道德素养。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.激光的基本概念：激光的定义、发展历程及特点。
2.激光的产生原理：激发态、稳态和放大过程，激光器的类型及工作原理。
3.激光的传播特性：波动方程、干涉、衍射和偏振现象。
4.激光的调制与检测：调制方式、检测原理及设备。
5.激光应用领域：通信、医疗、加工、科研等。
教学大纲安排如下：第1-2课时：激光的基本概念和发展历程。
第3-4课时：激光的产生原理和激光器类型。
第5-6课时：激光的传播特性及其数学描述。
第7-8课时：激光的调制与检测技术。
第9-10课时：激光在各个领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于传授激光基本原理和知识，引导学生掌握核心概念。
2.讨论法：鼓励学生就激光技术的热点问题和实际应用展开讨论，培养思辨能力和团队合作精神。
3.案例分析法：分析典型激光应用案例，让学生了解激光技术在实际工程中的应用。
4.实验法：进行激光器搭建和特性测量实验，培养学生的动手能力和实验技能。
高三物理教案-激光
高三物理教案－激光【教学目标】1.了解激光的特点和光的本质。
2.掌握激光的产生、传播和应用。
3.了解激光在日常生活和科学技术领域的应用。
【教学重点】1.激光的产生和特点。
2.激光的传播和应用。
【教学难点】1.激光的本质和与普通光的区别。
2.激光的应用。
【教学方法】1.谈话法：通过让学生提问、解答问题等方式强化学生对概念的理解。
2.课堂讲解法：运用多媒体手段，让学生了解概念、产生、传播等基本信息，集中解决重点难点问题。
3.实验法：开展课堂实验，让学生亲身感受激光的特点、应用，培养学生观察能力和实验技能，提高学生的学习兴趣和参与度。
【教学准备】1.激光笔、激光器、CD、DVD等激光相关器材。
2.电脑、投影仪等多媒体设备。
3.刻录机、读写器等设备。
4.实验器材：激光、烟雾机、刀片、自制率能器等。
【教学过程】一、引入（5分钟）1.观看视频：展示激光的产生和特点，让学生对激光有初步印象。
2.导入问题：同学们是否见过激光？你知道激光是什么吗？二、学习（35分钟）1.学习激光的产生和特点：a.激光器如何产生激光？b.激光的波长和相干性。
c.与普通光的区别。
2.学习激光的传播：a.激光的聚焦和散射。
b.激光在光纤中的传播。
3.学习激光的应用：a.激光在广播与传播中的应用。
b.激光在材料加工中的应用。
c.激光在医学中的应用。
三、实验（20分钟）1.观看实验视频：展示激光的特点，让学生体验激光的聚焦效应。
2.实验操作：自制激光与烟雾机，用刀片刻下校徽，展示激光在材料加工中的应用。
四、总结（5分钟）1.小结：回顾激光的产生、传播和应用。
2.扩展：激光在未来科技中的应用前景。
【板书设计】一、什么是激光？1.激光的特点和波长。
2.激光和普通光的区别。
二、激光的产生和传播。
1.激光的产生：激光器。
2.激光的传播：聚焦、散射和光纤传播。
三、激光的应用。
1.广播与通信中的应用。
2.材料加工中的应用。
3.医学中的应用。
【课后作业】1.浏览相关资料，了解激光在未来科技中的应用前景。
激光原理与应用教案
激光原理与应⽤教案激光原理与应⽤教案⼀. 绪论本节课教学⽬标：让学⽣了解激光的历史，激光形成及发展、理论体系的形成。
让学⽣了解激光科学的分⽀及激光在军事、信息技术、医疗等⽅⾯的应⽤；本节课教学内容：1．激光的概念：激光——利⽤受激辐射的光放⼤。
LASER——Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation2．激光的发现：最早在1917年——Einstein⾸次预⾔受激辐射激光，历史上⾸先在微波波段实现量⼦放⼤（1953），1954年——C. H. Townes, I. P. Gorden, H. J. Zeiger 使⽤NH3分⼦射束实现Maser向更短波长进发——ammonia beam maser，1958年——A. L. Schawlow, C. H. Townes, A. M. PoxopoB提出将Maser原理推⼴到光波段——laser，1960年——T. H. Maiman of Bell Lab 红宝⽯⾸次实现laser l=6943? 红光（早期的名称：莱塞、光量⼦振荡器、光激射器受激光，“激光”——钱学森在1963年提出。
61年中国（亚洲）第⼀台激光器诞⽣在长春（长春光机所和光机学院），由王之江院⼠发明。
激光科学技术发展的基础学科——光谱学，物理光学，固体物理，物质结构，⽆线电电⼦学。
推动⼒——⼴阔的应⽤领域：核聚变，加⼯，热处理，通讯，测距，计量，医疗可调谐性和超短脉冲——⾼时间、空间分辨、能量分辨。
3．激光与普通光源的区别？（1）良好的单⾊性。
单⾊性指光源发射的光波长范围很⼩，测距。
（2）良好的⽅向性。
激光的光束⼏乎只沿着⼀个⽅向传输。
测距，通信。
（3）⾼亮度。
激光功率集中在极⼩的空间范围内。
切割，⼿术，军事。
（4）极好的相⼲性。
各列波在很长的时间内存在恒定的相位差。
精确测距。
4．激光的应⽤。
（1）信息科学领域。
激光原理教案第1章
《激光原理技术及应用》讲义（第一章）王菲长春理工大学光电工程学院2006年12月参考教材：[1]陈钰清，王静环，激光原理，杭州：浙江大学出版社，1992[2]周炳琨，高以智，陈倜荣等，激光原理（第5版），北京：国防工业出版社，2004[3]沈柯，激光原理教程，北京：北京工业学院出版社，1986[4]吕百达，激光光学，成都：四川大学出版社，1992[5]马养武，陈钰清，激光器件，杭州：浙江大学出版社，1994[6]W.克西奈尔著，孙文等译，固体激光工程，北京：科学出版社，2002[7]兰信钜，激光技术，北京：科学出版社，2000[8]朱林泉，朱苏磊，激光应用技术基础，北京：国防工业出版社，2004[9]李湘银，姚敏玉，李卓等，激光原理技术及应用，哈尔滨：哈工大出版社，2004教学计划(64学时) 引言（1学时）1. 发展史，2.特性；3.产生条件；4.分类第一章激光的物理基础（7学时）1. 光波的模式和光子的量子状态2. 相干体积、光子简并度与黑体辐射3. 自发辐射、受激辐射和受激吸收4. 光谱线宽度及谱线加宽理论第二章激光器的基本工作原理（8学时）1. 粒子数反转分布2. 光场与物质互作用的速率方程理论3. 增益系数及增益饱和4. 连续激光器振荡特性5. 激光的尖峰与弛豫振荡6．脉冲激光器工作特性第三章光学谐振腔（8学时）1. 光学谐振腔的构成和作用2. 光学谐振腔的模式及选模技术3. 光学谐振腔的损耗与表征4. 光学谐振腔的几何光学分析5. 光学谐振腔的衍射理论分析6．光学谐振腔的等价腔分析法7．典型光学谐振腔第四章高斯光束的传输变换与控制（8学时）1. 高斯光束的基本性质2. 高斯光束的传输定律3. 高斯光束在光学系统中的变换4. 光束质量评价方法与测量5. 激光光学系统设计第五章典型激光器（8学时）1. 气体激光器2. 液体激光器3. 半导体激光器4．固体激光器第六章激光技术（10学时）1. 调Q技术2. 锁模技术3. 稳频技术4. 非线性光学频率变换技术5．激光放大技术第七章实验（16学时）1.He-Ne激光器频率分裂、偏振及模式竞争实验（2学时）2.He-Ne激光器的模式分析实验（2学时）3.激光谱线宽度测量实验（扫描共焦球面干涉仪法）（2学时）4.激光特性参数测量实验（波长计/光栅光谱仪）（2学时）5.固体激光介质的荧光寿命测量实验（2学时）6.半导体激光器及其参数测量实验（2学时）7.Nd:YAG激光器实验（2学时）8.CO2激光器实验（2学时）9.光纤激光器实验（2学时）10.声光调Q技术实验（2学时）11.电光调Q技术实验（2学时）12.激光倍频技术实验（2学时）13.锁模激光技术（2学时）14.激光测距实验（2学时）15.激光通信技术实验（2学时）16.激光束传输变换实验（2学时）17.稳频激光技术实验（2学时）引言（学时）一、激光的由来Laser（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）即受激辐射放大，1964年钱学森建议命名为“激光”。
《激光原理》教案
《激光原理》教案激光原理教案第 2 页组织教学〗调节课堂气氛调动学生积极性， 共同创设和谐活跃的课堂气氛〖导入任务〗各位同学大家好，欢迎来到“激光原理”课程。
光是我们获取外界信息的源泉，如这张M51星云的天文照片所示，由星体发出光经历3100万年的长途“奔波”才来到我们的地球，被我们所观察到，3100万年的历史也在光的传播路径上逐渐展开。
通过我们在大学物理课程的基本学习，我们了解到光是我们电磁波谱中的一段，那么除了我们自然中存在的天然光线，有没有与自然光完全不同的人造线呢？这里我们来看一段视频。
任务 播放电影片段播放电影《星球大战前传2：西斯的复仇》电影片段任务 提问任务 激光名称的由来讲解“激光”名称的由来：“死光”：引入式教学，发引导学生思考：与众不同的人造光线？ 学习的目标对象与需要注意的重点：独特特点。
多媒体演示启发学生思考：自己概念中的激光是什么？童恩正，《珊瑚岛上的死光》，1978年 “镭射” ：LASER 的音译 • LASER ：– Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation• 激光：– 受激辐射光放大任务 激光名称的由来 讲解激光发明史，将光学的最初发展与近现代物理的相关成就进行展示，讲解对于光的认识的发展历程： 17世纪 惠更斯， 虎克 19世纪 麦克斯韦 19世纪末 电磁场理论19世纪末 “两朵乌云 1900年 普朗克 “量子” 1905年 普朗克 “光子” 1913年 玻尔 “原子结构” 1917年 爱因斯坦 “受激辐射” 1928年 Landenburg “受激辐射” “负吸收” 1947年 Lamb“氢原子光谱” 1954年 Townes“Maser” 1960年 Maiman “Laser” 着重讲解梅曼的发明历史故事： • 1960年5月，休斯实验室的Maiman 和Lamb 共同研制的红宝石激光器发出了694.3nm 的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。
激光原理专题教案：引领学生探究激光科学的奥秘
激光原理专题教案：引领学生探究激光科学的奥秘
一、教学目标
1.掌握激光的基本原理。
2.理解激光与常见的光的区别。
3.了解激光的应用领域及其在日常生活中的应用。
4.提高学生的科技创新意识。
二、课程设计
1.激光基本原理
（1）什么是激光？
（2）激光的特点
（3）激光工作原理
2.激光与常见光的区别
（1）光线的传播方式
（2）光的色散
（3）光的相干性
3.激光的应用
（1）激光在医疗领域的应用
（2）激光在通讯领域的应用
（3）激光在加工领域的应用
4.激光科技创新
（1）探究激光科技怎样带来发展变化
（2）了解当前激光科技所涉及的最前沿话题
三、教学时长
2-3课时
四、教学方法
1.布置作业，让家长与孩子进行科技创新的探究交流。
2.编写激光科普小册子，让学生在生活中探究激光应用。
3.课堂游戏，让学生更理解激光与常见光的区别。
五、教学重点
1.学生通过激光科普小册子与家长进行探究交流。
2.学生掌握激光基本原理以及激光与常见光的区别。
3.学生了解激光的科技创新以及最前沿话题。
六、教学评价
1.设计学生思维导图，评估学生的学习效果。
2.开展小组讨论，评估学生对激光应用领域的了解程度。
3.组织激光科技创新展览，评估学生的探究能力。
七、预期效果与实现方案
通过本课程的开展，学生可以掌握激光的基本原理，理解激光与常见光的区别，在科技创新领域内打开视野。
本教案采用了让家长参与科普探究等方法，可以推动学生的亲子关系教育，促进家庭教育的整体提升。
物理教案-激光
物理教案－激光
物理教案－激光
教学目的知识目的
1、理解什么是激光和激光的特性．
2、理解激光的应用．
才能目的
培养自主学习才能
情感目的
通过组织学生从不同的媒体中学习有关激光的知识同时，让学生理解我国的科学事业，培养学生的爱国热情．教学建议
本节内容可以作为阅读材料，指导学生自学，老师采取多种方式安排教学活动，以进步学生的学习兴趣，比方：组织学生观看有关激光的科技电影片，发动学生搜集相关材料，组织阅读、参观等均可．以锻炼学生的自主学习才能．
让学生通过学习理解以下两点：
1、激光与自然光的区别
激光与自然光比拟，具有以下几个重要特点：
〔1〕普通光发出的是混合光，激光的频率单一．因此激光相干性非常好，颜色特别纯，
〔2〕激光束的平行度和方向性非常好．
〔3〕激光的强度特别大，亮度很高．
2、激光的'重要应用
激光的应用非常多，开展前景非常广阔，目前的重要应用有：光纤通信、准确测距、目的跟踪、激光光盘、激光致热切割、激光核聚变等等．
教学设计例如
关于本节内容，可以作为阅读材料，指导学生自学，在自学的时候，可以让学生考虑如下几个问题：
1、终究什么是激光呢？
2、激光是如何产生的？
3、激光都有那些特性和用处呢？
通过有关视频资料加深学生对激光的理解〔可以参考媒体资料〕。
探究活动
查阅有关激光的资料〔激光器的种类，应用等〕
物理教案－激光。
激光原理与技术教案
激光原理与技术教案教案标题：激光原理与技术教案教案目标：1. 了解激光的基本原理和特性。
2. 理解激光在不同领域中的应用。
3. 掌握激光技术的基本操作和安全知识。
教学内容：1. 激光的定义和基本原理a. 激光的概念和起源b. 激光的特性：单色性、相干性、直线传播性c. 激光的发射过程：受激辐射、能级跃迁d. 激光的能量特点：高能量密度、狭窄的光束2. 激光的应用领域a. 工业应用：切割、焊接、打标、测量等b. 医疗应用：激光手术、激光治疗、激光美容等c. 科学研究应用：光谱分析、激光干涉等d. 通信应用：光纤通信、激光雷达等3. 激光技术的基本操作和安全知识a. 激光器的组成和工作原理b. 激光器的分类和性能指标c. 激光器的安全操作规范d. 激光器的防护措施和事故应急处理第一课时：1. 导入：引入激光的概念和应用领域，激发学生的兴趣。
2. 介绍激光的基本原理和特性，通过实例和图示进行解释。
3. 进行激光的实验演示，让学生亲身感受激光的特点。
第二课时：1. 复习上节课的内容，进行简单的问答和讨论。
2. 介绍激光在工业、医疗、科学研究和通信等领域的应用案例。
3. 进行小组讨论，让学生选择一个应用领域进行深入研究，并准备小组报告。
第三课时：1. 学生小组报告，展示他们对所选应用领域的研究成果。
2. 引导学生思考激光技术的基本操作和安全知识的重要性。
3. 介绍激光器的组成和工作原理，讲解激光器的分类和性能指标。
第四课时：1. 复习上节课的内容，进行简单的问答和讨论。
2. 介绍激光器的安全操作规范，包括激光器的正确使用方法和注意事项。
3. 讲解激光器的防护措施和事故应急处理，强调学生在操作激光器时的安全意识和责任。
教学评估：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度。
2. 小组报告评估：评估学生对所选应用领域的研究成果和报告表现。
3. 激光技术操作考核：进行激光器的正确使用和安全操作的实际考核。
1. PowerPoint演示文稿，包含激光的基本原理、应用案例和操作安全知识。
五年级下《激光》知识点精讲教案实例
五年级下《激光》知识点精讲教案一、教学目标：1、掌握激光的特性及原理。
2、了解激光在社会生产和科学技术领域的应用。
二、教学内容：1、激光的特性和原理。
2、激光在医疗、通信、工业、农业等领域的应用。
三、教学重难点：1、激光的原理和特性。
2、激光在不同领域的应用。
四、教学环节：【导入】利用多媒体神奇的光学效果，制造出一系列魔幻的光学效果，如：奇异难解的圆锥镜、勾勒出神奇图形的镜面碟以及翻转方向的彩色针孔照相机。
引导学生在课程前十分钟产生好奇之心，使他们感受到光学科学的神奇与迷人。
【授课】1、激光的定义及特性教师用幻灯片和其他相关资料讲解激光的定义和特性，引导学生对激光有简单的念。
激光是由产生一束经过放大过滤增强的单色单向聚集光线的一种装置。
激光在较长距离内，射线完全不发散，成为一个很小的点，使其射程和控制远比普通光束和光束阵列更容易。
能量高浓度、可精确聚焦、直接引爆易燃物质，从而产生高温高压而实现对物体切割、烧穿、起爆等功能。
激光的特性有单色性、定向性、可见性等。
2、激光的功能通过激光的原理，为各个领域提供了广阔的创新空间。
各个领域都发展出适用于自己的激光技术。
比如，在工业领域可以利用激光进行焊接、切割、钻孔等等。
在农业领域可以利用激光进行除草、测量等等。
在医疗领域可以利用激光进行手术和诊断等等。
在通信领域可以利用激光进行光纤通信等等。
【总结】本次课程主要是对激光的特性和功能进行介绍，让学生了解激光的原理以及各个领域中激光技术的应用。
同时，课程也引导学生对光学科学保持着好奇和探索的态度，鼓励他们将来在科学领域中多做探索和尝试。
五、板书设计：激光的特性：单色性、定向性、可见性激光的应用：医疗、通信、工业、农业等六、作业：1、制作一个关于激光的小报告，介绍一下激光的原理和应用。
2、找一篇有关激光的新闻报道，写一篇总结性的文章，讲述激光技术在那个领域的应用以及效果。
七、教学反思：1、本次授课设计旨在激发学生对于光学科学的兴趣和好奇心，将激光这一科技产品带到学生的日常生活中，让其喜欢上这种科学技术。
激光原理及应用教学设计
激光原理及应用教学设计一、前言激光技术是现代科技领域中最为重要的发明之一，它不仅具备非常出色的理论基础，而且在实际应用方面发挥着重要的作用。
本教学设计主要关注于激光原理及应用的教学，旨在帮助学生更加深入地理解激光技术，并将理论知识应用到实际当中。
二、教学目标1.掌握激光的基础原理及基本特性；2.理解激光在通讯、医学、工业、军事等领域的应用；3.学会运用激光技术进行实验设计及实际应用。
三、教学内容1. 激光基础原理1.1 激光的定义及基本概念； 1.2 激光产生的物理机制； 1.3 激光的基本特性。
2. 激光应用2.1 激光在通讯领域的应用； 2.2 激光在医学领域的应用； 2.3 激光在工业领域的应用； 2.4 激光在军事领域的应用。
3. 激光实验设计3.1 激光实验的基本流程； 3.2 激光器件和仪器的使用方法； 3.3 激光实验的设计及数据分析。
四、教学方法本教学设计采用多种教学方法相结合的方式进行教学，包括：1.讲授法：通过讲解理论知识，让学生掌握激光的基础原理及基本特性。
2.示范法：通过教师的现场示范，让学生了解激光器件和仪器的使用方法。
3.实验法：通过激光实验的设计和实施，让学生学会运用激光技术进行实际应用。
4.案例法：通过介绍激光在不同领域的应用案例，让学生更加深入地理解激光技术在实际中的应用。
五、教学评估教学评估是教学设计的重要组成部分，它可以帮助教师了解学生对学习内容的掌握情况，进而针对性地进行调整和优化。
本教学设计的评估方式主要包括以下几点：1.平时成绩评估：包括学生的出席情况、作业完成情况、活动参与情况等。
2.实验报告评估：每个学生需要根据自己的实验结果编写一份实验报告，作为实验成绩的评估依据。
3.期末考试评估：期末考试主要考察学生对于激光原理及应用的掌握程度。
六、总结通过本次教学设计，学生可以更加深入地了解激光技术的基础原理、应用领域、实验设计等方面的内容，同时也可以锻炼学生的实际操作能力和数据处理能力。
(教案)第五章4.激光Word版含解析
第四节激光●教学目标一、知识与技能1.了解激光和自然光的区别.2.通过阅读，收集整理相关资料，认识激光的特点和应用.二、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.三、情感态度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.●教学重难点激光的特点和应用.●教学方法1.通过对自然光的分析，提出激光的相干性.2.通过学生课前阅读，初步了解激光的特点及广泛应用.3.通过收集激光方面的材料，讨论交流，进一步掌握激光的特点及应用知识.4.通过观看录像，进一步加深对激光知识的了解.●课时安排：1课时引入新课：课前大家已经阅读了课文，了解了激光是自然界没有的光，首先我们来看看它与自然光有什么不同。
新课教学：一、激光的特点欣赏图片，同学们可以看到，激光与自然光的不同之处。
激光还有许多与自然光不同的特点，下面请同学们将自己阅读课文整理的内容展示出来。
教师总结激光的特点：1、强度大（亮度高）2、方向性好（平行性好）3、单色性好4、相干性好5、覆盖波段宽而且可调谐其实，正因为激光有这些特点，在军事、工业、农业、科技、医学、环境保护、公安以及社会生活各个方面都有着极其广泛的应用，而且还在迅速发展，，下面请大家根据课前收集的材料，开展课堂交流。
二、激光的应用（分组介绍，同时教师提炼要点并板书，以调动学生的积极性.）同学们课前做了很多准备，阅读了大量相关资料，一定很有收获。
我也给大家收集了部分与激光相关的录像资料，请大家看一看。
优化训练：1、关于激光，下列说法正确的是（）A.激光是用人工方法激发出的一种特殊的光B.自然界中某些天然物体也可以发出激光C.激光可以像刀子一样切除肿瘤D.由于激光的方向性好，所以激光不能发生衍射现象2.在演示双缝干涉的实验时，常用激光做光源，这主要是应用激光的什么特性？（）A.亮度高B.平行性好C.单色性好D.波动性好【板书设计】第四节激光1．激光的产生：受激辐射——光放大2．激光的特性：1、强度大（亮度高）2、方向性好（平行性好）3、单色性好4、相干性好5、覆盖波段宽而且可调谐3．激光的应用：激光加工、激光加工、激光检测、激光通信、激光医学、激光照排、光盘、测距、测速、国防、科技等。
激光原理教案
激光原理教案教案标题：激光原理教案教学目标：1. 理解激光的基本原理和特点。
2. 掌握激光的产生、放大和调谐的过程。
3. 了解激光的应用领域和未来发展方向。
教学重点：1. 激光的定义和基本特点。
2. 激光的产生和放大原理。
3. 激光的调谐和应用。
教学难点：1. 激光的产生和放大原理的深入理解。
2. 激光的调谐过程和应用领域的探索。
教学准备：1. 多媒体设备和投影仪。
2. 激光器和相关实验器材。
3. 教学PPT和教学素材。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引入激光的概念和应用领域，激发学生对激光的兴趣。
2. 提问：你知道激光是什么吗？你知道激光有哪些特点吗？二、激光的基本原理（15分钟）1. 通过多媒体展示，介绍激光的定义和基本特点。
2. 分析激光与常规光的区别，讨论激光的单色性、相干性和定向性等特点。
3. 引导学生思考激光的产生和放大原理。
三、激光的产生和放大原理（25分钟）1. 通过实验演示，展示激光的产生和放大过程。
2. 介绍激光的三要素：激活物、能源和光腔。
3. 解释激光的受激辐射和光放大的原理。
4. 引导学生进行小组讨论，总结激光的产生和放大原理。
四、激光的调谐和应用（20分钟）1. 介绍激光的调谐方法和调谐器件。
2. 展示激光在通信、医学、材料加工等领域的应用案例。
3. 引导学生思考激光的未来发展方向。
五、小结与展望（5分钟）1. 总结激光的基本原理和特点。
2. 鼓励学生积极探索激光的应用领域和未来发展。
教学延伸：1. 鼓励学生进行激光实验，进一步深入理解激光的产生和放大原理。
2. 组织学生进行小组研究，调查激光在不同领域的应用案例。
教学评估：1. 课堂提问：检查学生对激光原理的理解程度。
2. 实验报告：要求学生撰写激光实验的过程和结果。
教学反思：通过本节课的教学，学生对激光的基本原理和特点有了初步的了解，同时也了解了激光的产生、放大和调谐的过程。
通过实验演示和案例分析，学生对激光的应用领域和未来发展方向有了一定的认知。
激光原理教案第一章
相干体积：如果在空间体积Vc 内各点的光波 场都具有明显的相干性，则Vc 称为相干体积。
Vc Ac Lc Ac c c
激光原理与技术
普通光源发光，是大量独立振子(例如发光原 子)的自发辐射。每个振子发出的光波是由持续 一段时间 t 或在空间占有长度c t 的波列所组 成．如图所示。
单原子发光的光波列和频谱
激光原理与技术
激光器是一种把光强和相干性两者统一起 来的强相干光源。相干光强决定于具有相 干性的光子的数目或同态光子的数目。 光子简并度：处于同一光子态的光子数。
含义：同态光子数、同一模式内的光子数、 处于相干体积内的光子数、处于同一相格内 的光子数
激光原理与技术
§1-2 光的受激辐射基本概念
h 2.m 2 , m0 0 c h h 2 3.P mcn0 n0 n0 k c 2
激光原理与技术
4. 光子具有两种可能的独立偏振状态，对 应于光波 场的两个独立偏振方向。 5. 光子具有自旋，并且自旋量子数为整数。 因此大量光子的集合，服从玻色—爱因斯 坦统计规律。处于同一状态的光子数目是 没有限制的，这是光子与其它服从费米统 计分布的粒子(电子、质子、中子等)的重要 区别。
受激辐射概念是 爱因斯坦首先提出的(1917 年)。在 普朗克 于1900年用辐射量子化假设成 功地解释了黑体辐射分布规律，以及 波尔 在 1913年提出原子中电子运动状态量子化假设的 基础上，爱因斯坦从光量子概念出发，重新推 导了黑体辐射的普朗克公式．并在推导中提出 了两个极为重要的概念：受激辐射和自发辐射。 40年后，受激辐射概念在激光技术中得到了应 用。
B21 = B12
A21
8 h C
3
激光原理与技术讲稿
第一章 激光的基本原理及其特性激光技术是二十世纪六十年代初发展起来的一门新兴学科。
激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。
激光在现代工业、农业、医学、通讯、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展，之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。
激光与普通光源相比较有三个主要特点，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激辐射，而普通光源主要是光的自发辐射。
研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。
本章首先从光的辐射原理讲起，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的各方面物理基础和产生激光的条件。
光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流，激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。
因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。
激光的产生又是光与物质的相互作用的结果，对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用 (光的自发辐射、受激辐射、受激吸收) 的研究是发明激光的物理基础。
光谱线的宽度，线型函数是影响激光器性能的重要因素，提高激光的单色性是激光技术的发展的一个重要方向。
阐明上述这些基础后，本章最后一节讨论激光产生的条件。
1. 1 激光的特性光的一个基本性质就是具有波粒二象性。
人类对光的认识经历了牛顿的微粒说、惠更斯菲涅耳的波动说到爱因斯坦的光子说的发展，最后才认识到波动性和粒子性是光的客观属性，波动性和粒子性总是同时存在的。
一方面光是电磁波，具有波动的性质，有一定的频率和波长。
另一方面光是光子流，光子是具有一定能量和动量的物质粒子。
在—定条件下，可能某一方面的属性比较明显，而当条件改变后，另一方面的属性变得更为明显。
例如，光在传播过程中所表现的干涉、衍射等现象中其波动性较为明显，这时往往可以把光看作是由一列一列的光波组成的；而当光和实物互相作用时(例如光的吸收、发射、光电效应等)，其粒子性较为明显，这时往往又把光看作是由一个一个光子组成的光子流。
高三物理-激光教案
高三物理－激光教案
一、教学目标：
1.掌握激光的定义和特性。
2.理解激光的工作原理和应用。
3.掌握常见的激光器的结构和原理。
二、教学重点：
1.激光的定义和特性。
2.激光器的结构和原理。
三、教学难点：
1.激光的特性和应用。
2.激光与传统光源的区别。
四、教学方法：
1.讲授法。
2.实验法。
五、教学过程：
1.引入：
通过黑板报、PPT等介绍我国激光科技的发展历程。
让学生了解激光在各个领域中的应用，并引导学生思考这些场合中为什么需要用到激光器。
2.概念和特点：
向学生讲授激光的定义和特点，如波长狭窄、相干性强、发散角小等。
3.工作原理：
讲授激光的工作原理，如受激发射、光放大等，并以黑板报、PPT、视频等形式展示激光工作原理的实验过程。
4.应用：
通过实际例子引导学生探讨激光的应用，如在医疗、制造业等领域中的应用。
5.器件：
介绍激光器的构成和原理，如固体激光器、气体激光器、半导体激光器等，并以实际器件的图片或实物展示，让学生更加直观地理解激光器的结构和原理。
6.实验：
通过实验让学生感受激光的特性和应用，如激光的测距实验、激光探测实验等。
七、总结：
以讨论的形式，回顾本课的教学内容，探究生活中使用激光可能带来的问题和影响，并引导学生思考可行的解决方案。
八、作业：
让学生完成关于激光原理和应用的调研报告，并对激光在生活中的应用以及可能带来的问题和影响进行探究。
激光原理教案第5章
《激光原理技术及应用》讲义（第5章典型激光器）王菲长春理工大学2007年5月第五章 典型激光器（2学时）§1. 气体激光器一、 氦氖激光器He-Ne 激光器：连续光，波长：红632.8nm ，1.15um,3.39um,橙（612nm,604nm ）,黄594nm,绿543nm1. 结构组成:放电管、电极和光学谐振腔。
增益低，多采用平凹腔，平面镜为输出镜，T=1-2%。
放电管由毛细管和贮气管构成，是产生激光的地方。
毛细管的尺寸和质量是决定激光器输出性能的关键因素，放电只限于毛细管，贮气管里不发生放电，贮气管的作用是增加了放电管的工作气体总量。
电极采用冷阴极材料。
按放电管和谐振腔的放置方式分为内腔式、外腔式、半内腔式。
2.工作原理工作物质是He 原子和Ne 原子混合气体。
激光跃迁产生于Ne 原子的不同激发态间，He 原子是辅助气体，用作对Ne 原子的共振激发能量转移。
共振激发能量转移：亚稳态原子A *与基态原子B 相碰撞，使B 变为受激原子B ’，而A *变为基态原子A 的过程。
He 的亚稳能级23S 1、21S 0分别和Ne 的亚稳能级2S 2、3S 2重合。
混合气直流放电时，高能电子把He 原子由基态激发到各种激发态，在衰变过程中大部分被23S 1、21S 0收集，通过共振能量转移，使Ne 原子被激发到2S 2、3S 2中。
二、CO 2激光器CO 2激光器的工作气体是CO 2、N 2和He 的混合气体。
波长9-11um 间，处于大气传输窗口（吸收小，2-2.5um;3-5um;8-14um ）。
利用同一电子态的不同振动态（对称、弯曲和反对称振动）的转动能级间的跃迁。
CO 2激光器中与激光跃迁有关的能级是由CO 2分子和N 2分子的电子基态的低振动能级构成的。
CO 2振动模型如图。
工作原理：激光跃迁主要发生在0001→1000和0001→0200两个过程，泵浦过程：1）电子碰撞激发e *+CO 2(0000) →CO 2(0001)+e受到电子碰撞的CO 2分子被激发到高振动激发态通过振动模间能量交换，被能级0001收集。
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激光原理复习知识点一 名词解释1. 损耗系数及振荡条件:0)(m ≥-=ααS o I g I ,即α≥o g 。
α为包括放大器损耗和谐振腔损耗在内的平均损耗系数。
2. 线型函数：引入谱线的线型函数p v p v v )(),(g 0~=，线型函数的单位是S ，括号中的0v 表示线型函数的中心频率，且有⎰+∞∞-=1),(g 0~v v ，并在0v 加减2v ∆时下降至最大值的一半。
按上式定义的v ∆称为谱线宽度。
3. 多普勒加宽:多普勒加宽是由于做热运动的发光原子所发出的辐射的多普勒频移所引起的加宽。
4. 纵模竞争效应：在均匀加宽激光器中，几个满足阈值条件的纵模在震荡过程中互相竞争，结果总是靠近中心频率0v 的一个纵模得胜，形成稳定振荡，其他纵模都被抑制而熄灭的现象。
5. 谐振腔的Q 值:无论是LC 振荡回路，还是光频谐振腔，都采用品质因数Q 值来标识腔的特性。
定义p v P w Q ξπξ2==。
ξ为储存在腔内的总能量，p 为单位时间内损耗的总能量。
v 为腔内电磁场的振荡频率。
6. 兰姆凹陷：单模输出功率P 与单模频率q v 的关系曲线，在单模频率等于0的时候有一凹陷，称作兰姆凹陷。
7. 锁模：一般非均匀加宽激光器如果不采取特殊的选模措施，总是得到多纵模输出，并且由于空间烧孔效应，均匀加宽激光器的输出也往往具有多个纵模，但如果使各个振荡的纵模模式的频率间隔保持一定，并具有确定的相位关系，则激光器输出的是一列时间间隔一定的超短脉冲。
这种使激光器获得更窄得脉冲技术称为锁模。
8. 光波模：在自由空间具有任意波矢K 的单色平面波都可以存在，但在一个有边界条件限制的空间V 内，只能存在一系列独立的具有特定波矢k 的平面单色驻波;这种能够存在腔内的驻波成为光波模。
9. 注入锁定：用一束弱的性能优良的激光注入一自由运转的激光器中，控制一个强激光器输出光束的光谱特性及空间特性的锁定现象。
（分为连续激光器的注入锁定和脉冲激光器的注入锁定）。
10. 谱线加宽：实际中的谱线加宽由于各种情况的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率η/)(12E E -附近一个很小的频率范围内。
这就叫谱线加宽。
11. 频率牵引：在有源腔中，由于增益物质的色散，使纵模频率比无源腔纵模频率更靠近中心频率，这种现象叫频率牵引。
12. 自发辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子自发的向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子13. 受及辐射：处于高能级Ｅ２的一个原子在频率为ｖ的辐射场作用下，向Ｅ１跃迁，并产生一个能量为ｈｖ的光子14. 激光器的组成部分：谐振器，工作物质，泵浦源15. 腔的模式：将光学谐振腔内肯能存在的电磁场的本征态称为‘’。
16.光子简并度：处于同一光子态的光子数。
含义：同态光子数、同一模式内的光子数、处于相干体积内的光子数、处于同一相格内的光子数17.激光的特性：1.方向性好，最小发散角约等于衍射极限角2.单色性好3.亮度高4.相干性好18.粒子数反转：在外界激励下，物质处于非平衡状态，使得n2>n119.增益系数：光通过单位长度激活物质后光强增长的百分数20.增益饱和：在抽运速率一定的条件下，当入射光的光强很弱时，增益系数是一个常数；当入射光的光强增大到一定程度后，增益系数随光强的增大而减小。
21.Q值：是评定激光器中光学谐振腔质量好坏的指标——品质因数。
22.纵模：在腔的横截面内场分布是均匀的，而沿腔的轴线方向即纵向形成驻波，驻波的波节数由q决定将这种由整数q所表征的腔内纵向场分布称为纵模23.横模：腔内垂直于光轴的横截面内的场分布称为横模24.菲涅尔数：N,即从一个镜面中心看到另一个镜面上可划分的菲涅尔半波带的数目。
表征损耗的大小。
衍射损耗与N成反比。
25.自在现模：把开腔镜面上经一次往返能再现的稳态场分布称为自在现模或横模。
26.损耗系数：光通过单位距离后光强衰减的百分数27.自激振荡：不管初始光强多微弱，只要放大器足够长，就总能形成确定大小的光强Im，满足振荡条件。
28.多普勒效应：设一发光原子(光源)的中心频率为0，当原子相对于接收器以速度vz运动时，接收器测得的光波频率变为（略）；29.多普勒加宽：由于作热运动的发光原子(分子)所发出的辐射的多普勒频移引起的加宽30.谱线加宽：由于各种因素的影响，自发辐射并不是单色的，而是分布在中心频率附近一个很小的频率范围内。
时有最大值，下降至最大值的一半，对应得宽度。
31.谱线宽度：线型函数在32.线性函数：归归一化的自发辐射光功率，描述单色辐射功率随频率变化的规律，定义为分布在某一频率附近单位频率间隔内的自发辐射功率与整个频率范围内的自发辐射总功率之比。
用于表示谱线的形状。
33.均匀加宽：引起加宽的物理因素对每个原子都是等同的，包括自然加宽、碰撞加宽及晶格振动加宽每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上的某一特定频率和某些特定原子联系起来，每一发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。
34.非均匀加宽：原子体系中每个原子只对谱线内与它的表现中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线上的某一频率范围是由哪一部分原子发射的，包括气体工作物质中的多普勒加宽和固体工作物质中的晶格缺陷加宽。
35.激光器振荡阈值：工作物质自发辐射在光腔内因不断获得受激放大形成振荡所需要的门限条件，可用反转粒子数密度，阈值增益系数，阈值泵浦功率来表示。
36.ＡＳＥ：不满足阈值条件，但处于集居数反转的工作物质对自发辐射光具有放大作用。
37.增益的空间烧孔效应:在驻波腔激光器中，腔内形成一个驻波场,波腹处增益最小，而波节处增益最大，沿光腔方向增益系数的这种非均匀分布称为空间烧孔效应38.自选模：设三个纵模v1，v2，v3同时起振，随着振荡的持续光强I1，I2，I3逐渐增大，当光强足够大，（可与Is比拟时）由于增益饱和，导致增益曲线在各频率处整体下降，结果各纵模由于增益系数小于阈值增益系数,先后熄灭，最后仅剩下最接近中心频率vo的一个纵模维持自激振荡，这一现象称。
39.模式的空间竞争：由于空间烧孔效应的存在，不同的纵模可利用空间内不同的粒子反转数获得增益，从而实现多纵模振荡。
称为。
40.单模激光器的线宽极限：输出激光是一个略有衰减的有限长波列，具有一定的谱线宽度。
由自发辐射产生的无法排除谱线宽度称为极限线宽。
实际激光器中由于各种不稳定因素，纵模频率本身的漂移远远大于极限线宽41.总量子效率：发射荧光的光子数/工作物质从光泵吸收的光子数。
物理意义：抽运到E3的例子，一部分无辐射跃迁到E2，另一部分通过其他途径返回基态。
到达E2的粒子，一部分自发辐射跃迁至E1发射荧光，一部分无辐射跃迁至E1。
：反转粒子数的增长42.弛豫时间：某种状态的建立或消亡过程。
②纵向弛豫时间T1与衰减所需时间。
③横向弛豫时间T2：宏观感应电极化的产生和消亡不是瞬时的。
极化强度P(z, t)较E(z, t)落后的时间T2即是横向弛豫时间。
43.驰豫振荡：固体脉冲激光器所输出的并不是平滑的光脉冲，而是一群宽度只有微秒量级的短脉冲序列，即所谓‘尖峰”序列。
激励越强，则短脉冲之间的时间间隔越小。
称作。
44.反兰姆凹陷：在饱和吸收稳频中，把吸收管放在谐振腔内，并且腔内有一频率为ν1的模式振荡，若ν1≠ν0，购正向传播的行波及反向传播的行坡分别在吸收曲线的形成两个烧孔。
若ν1＝ν0，刚正反向传播的行波共同在吸收曲线的中心频率处烧一个孔。
若作出光强一定时吸收系数和振荡频率的关系曲线，则曲线出现凹陷，激光器输出功率出现一个尖锐的尖峰。
二简答题1.谱线加宽的类型？什么是均匀加宽，非均匀加宽？他们各自的特点是什么？类型:均匀加宽（自然加宽，碰撞加宽，晶格振动加宽），非均匀加宽（多普勒加宽，晶格缺陷加宽），综合加宽。
均匀加宽及特点：引起加宽的物理因素对每个原子都是相同的。
特点：每个发光原子都以整个线型发射，不能把线型函数上某一特定原子联系起来。
每个发光原子对光谱线内任一频率都有贡献。
非均匀加宽特点：原子体系中每一个原子只对谱线内与他的表观中心频率相应的部分有贡献，因而可以区分谱线中的某一频率范围是哪一部分原子发射的。
2. 什么是激光工作物质的纵模和横模烧孔效应？他们对激光器工作模式的影响。
在非均匀加宽工作物质中，频率为v 1的强光只在v 1附近宽度约为I I v sv H 11+∆的范围内引起反转集聚数饱和，对表观中心频率处在烧孔范围外的反转集聚数没有影响。
若有一频率V 的弱光同时入射，如果频率V 处在强光造成的烧孔范围之内，则由于集聚数反转的减少，弱光增益系数将小于小信号增益系数。
如果频率V 在烧孔范围之外，则弱光增益系数不受强光的影响，、而仍等于小信号增益系数。
所以在增益系数-频率曲线上，频率为v 1处产生一个凹陷。
此现象称为增益曲线的烧孔效应。
烧孔效应一般使激光器工作于多纵模和多横模的情况，不利于提高光的相干性但有利于增加光的能量或功率。
3. 锁模的目的和意义及其方法。
目的是为了得到更窄的脉冲。
方法：主动锁模（振幅调制锁模和相位调制锁模），被动锁模。
4. 简述速率方程所说明的问题及应用情况。
速率方程表征激光器腔内光子数和工作物质各有关能级上的原子数随时间变化的微分方程组。
它只能给出激光的强度特性，而不能揭示出色散(频率牵引)效应，也不能给出与激光场的量子起伏有关的特性。
对于烧孔效应、兰姆凹陷、多模竞争等，则只能给出粗略的近似描述。
5. 简述稳定球面腔中横模形成的过程及分布特点。
设想一均匀平面波垂直入射到传输线的第一个孔阑上，第一个孔面波的强度分布应该是均匀的。
由于衍射，再穿过该孔后波前将发生变化，并且波束将产生若干旁瓣，也就是说，已不再是均匀平面波了。
当它达到第二孔时，其边缘部分将比中心部分小。
而且第二个孔面将不再是等相位面了。
通过第二个孔时，波束又将发生衍射然后经过第三个孔……每经过一个孔波的振幅和相位将发生一次改变，通过若干个孔后，波的振幅和相位分布被改变成这样的形状，以至于他们不再受衍射的影响。
当通过足够多的孔阑时，镜面上的场的振幅和相位分布将不再发生变化，即形成横模。
镜面中心附近的场振幅和相位分布可以用厄米特-高斯函数描述。
横模在镜面上振幅分布的特点取决于厄米特多项式和高斯分布函数的乘积。
厄米特多项式的零点决定场的节线，厄米特多项式的正负交替变化与高斯函数随X,Y 的增大而单调下降的特性决定场分布的外形轮廓。
由于m 阶厄米特多项式有m 个零点，因此TEMmn 横模在X 方向有m 条节线，沿y 方向有n 条节线。
6. 简述Q 调制技术原理。
为了得到更高的峰值功率和窄的单个脉冲，采用Q 调制技术。
它是通过某种方法是谐振腔的损耗因子δ按照规定的程序变化，在泵浦激励刚开始的时候，使光腔具有高损耗因子δH，激光器由于阈值高而不能产生激光振荡，于是亚稳态上的粒子数便可以积累到较高的水平。