《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。

任务 激光器的种类与发明时间

PPT

PPT 提问：器是由哪些部分构成的？引导学生注意激

光器的基本结构。

任务

激光发展现状

简述激光发展的几个方向与重要成果，引发学生对激光的科学思考。

重点讲解未来光子芯片的前景： – 下一代信息技术器件 光处理与光芯片

任务 激光的基本原理

简单讲解激光产生的基本过程，受激辐射与能级跃迁的机理与过程，给学生建立一个基本的物理模型。

着重讲解：粒子数反转过程

1 粒子数正常分布和粒子数布居反转分布

PPT

PPT 板书：过程与激光器

基本结构

原子中处于高能级的电子

,会在外来光子(其频率恰好满足诱发下向低能级跃迁, 并发出与外来光子一样特征的光子,这叫受激辐射.

由受激辐射得到的放大了的光是相干光,称之为激光.

任务 激光应用

讲解激光的具体应用实例，引发学生对激光的具象思维，引起学生的学习兴趣。

着重讲解

讲解激光在量子通讯、量子计算、激光核聚变方面的应用。

PPT

任务结尾

讲解需要主内的课程基础，推荐教材以及推荐参考

书。

先修科目

•几何光学

•物理光学

•量子力学

教材

•《激光原理》（第六版），国防工业出

版社，周炳坤等

参考书目

•《激光技术》，科学出版社，蓝信矩等

编

•《量子电子学》，科学技术出版社，

1983年版 Amnon Yariv，刘颂豪

等译

•《激光原理与激光技术》，北工大出

版社，俞宽新编

•《Solid State Laser Engineering 》

（Sixth Revised and Updated

Edition,WalterKoechner,Springer,

2006 PPT

提问学生是否还有疑问。

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一、粒子数反转过程（多媒体演示） 反转数学方程：

（1）正常分布 （2）反转分布 （3）辐射

二、激光谐振

驻波条件：

激光谐振条件：

2λ

k

l =

课程设计简评

《激光原理绪论》课程设计具体，内容详实，可操作性性强，结合本课题组内的试讲，具有良好的课堂效果。

电子信息学院冯国英

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