高中物理选修3-4“激光的特性及应用”知识点
最新人教版高中物理选修3-4第十三章《激光》
8激光1．激光及其特点(1)激光：激光是原子受激辐射产生的光。
发光的频率、偏振方向均相同，两列相同的激光相遇可以发生干涉，激光是相干光，是人工产生的光。
(2)激光的特点①激光是人工产生的相干光。
是频率相同，相位差恒定，偏振方向一致的光。
②激光的平行度好。
即激光的光束高度平行，这样激光的能量就不容易发散，激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度。
③激光的亮度高。
通过人工调制的激光可在瞬间集中能量发射在很小的区域内，可以有很大的能量和摧毁力。
析规律：自然光一般光源发光时，各个原子发出的光子是向四面八方辐射的，它们的频率和振动方向互不相同，而且每个原子每次发光持续的时间很短，下一次发光又会发出频率和振动方向与前一次不同的光子，这样的光子是非相干光，叠加时不会产生稳定的干涉，显示出各个方向的光波强度相同，这种光就是自然光。
【例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．全息照相(1)与普通照相技术的比较：普通照相技术所记录的只是光波的能量强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的相位信息。
(2)原理：全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，使参考光和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条纹。
这要求参考光和物光必须具有很高的相干性。
(3)观察全息照片时要用激光照射照片，从另一侧面观察。
谈重点：全息照相的原理用一束激光照射一个微小颗粒，从小颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的球面波，我们向小颗粒看去，是明亮的一点，用照相机给这个小颗粒照相时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这一点的亮度与小颗粒反射出来的光强有关。
照相底片可以记录下这一点的亮点，但记不下小颗粒在三维空间的位置，故印出来的照片上也只有一个亮点，看起来没有一点立体感觉。
拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光和小颗粒反射出的球面波一起照到照相底片上，整个底片都受到光照，它记录下的不是个亮点，而是一组同心圆，当同心圆间隔很小时，看起来就像是用刀把一个圆萝卜切成一片片薄片，叠在一起，成为一组同心环那样，底片经冲洗后，放到原来的位置，再用拍摄时那束发出平面波的激光，以拍摄时的角度照到底片上，我们可以看到原来放置微小颗粒的位置上有一个亮点。
高中物理人教版选修3-4课件：13.8 激光
打长途电话、看 VCD、医院里做手术、煤矿里挖掘坑道……都 用得着激光。那么, 激光到底是什么样的光?它为什么有这么大的用 途呢?
1. 知道激光的概念(不要求知道激光的产生原理)。 2. 能列举实例阐述激光的三个特性。 3. 观察全息照片, 了解全息照相的原理。
1. 激光的特点及其应用 (1)第一特点高度的相干性:只有频率相同、相位差恒定、偏振 方向一致的光才是相干光。 激光是一种人工产生的相干光, 具有高度 的相干性, 这是它的第一个特点。 (2)第二特点平行度好:在传播很远的距离后仍保持一定的强度, 可以会聚到很小的一点。 (3)第三特点亮度高:它可以在很小的空间和很短的时间内集中 很大的能量。 (4)激光的应用:应用相干性, 激光能像无线电波那样进行调制, 用来传递信息;应用平行度好, 精确测距, 计算机中的光储存技术;应 用亮度高, 工业上的切割和焊接, 医学上的切割和“焊接”。
类型
激光的特点
【例题】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. 相干性好 D. 波动性好 解析:频率相同的两束光相遇才能发生干涉, 激光的相干性好、频率 单一, 通过双缝时能够得到两束相干光。 答案:C
题后反思:由波发生干涉的条件是频率相同、 相位差恒定、 偏振方向 一致, 以及激光的相干性好、频率单一的特点, 很快得出正确选项。
-9
3 下列说法中正确的是( ) A. 全息照片的拍摄利用了光的干涉原理 B. 自然光也可以拍摄全息照片 C. 全息照相过程中, 只有一部分光照射到底片上 D. 全息照相过程中, 有两部分光照射到底片上 解析:自然光不是相干光, 因此不能用来拍摄全息照片。全息照相过 程中, 要把激光分成两部分(参考光和物光)照射到底片上发生干涉, 从而形成全息照片。 答案:AD
激光的工作原理特点和应用
激光的工作原理特点和应用一、激光的工作原理激光（Laser）是一种聚集了高度集中能量的电磁波。
它由一个特殊的装置产生，该装置可以将能量集中到一个狭窄的频率范围内，使光波具有高度单色性、方向性和相干性。
激光的工作原理基于激光放大、受激辐射和自发辐射的过程。
当激活材料受到光子或电子束的能量激发时，原子的能级发生变化，从而形成了电磁辐射。
这种辐射在光学谐振腔中反复放大，最终形成一束高度集中的激光光束。
二、激光的特点1.高度单色性：激光光束中的光波具有非常狭窄的频率范围，因此具有高度单色性。
这种特点使得激光在很多科学实验和技术应用中非常有用。
2.方向性：激光光束的光波相干性高，具有非常好的方向性。
相比普通光源，激光能够产生更为集中的光束，有助于精确照射目标。
3.高能量密度：激光光束可以产生非常高的能量密度。
这种特点使得激光在切割、焊接、打孔等加工工艺中非常重要。
4.窄的输出脉冲：激光的输出脉冲非常短暂，通常只有纳秒或皮秒的时间尺度。
这种特点使得激光在测量、通信等应用中非常有用。
5.快速调制能力：激光的强度和频率可以非常快速地进行调制。
这使得激光在光通信、雷达等领域中有广泛的应用。
三、激光的应用1.医学领域：激光在医学诊疗中有着广泛的应用。
激光手术可以用于切割、焊接和烫脱，如激光治疗近视、激光祛斑、激光除腋毛等。
2.工业制造：激光在工业制造中非常重要。
它可以用于金属材料的切割、焊接和打孔，以及非金属材料的雕刻和剥蚀。
激光技术可以提高加工效率和产品质量。
3.通信领域：激光在光通信中扮演着关键角色。
光纤通信系统使用激光光源产生光信号，并通过光纤传输信号。
激光通信具有高传输速度、大带宽和低损耗等优势。
4.科学研究：激光在科学研究中有着广泛的应用。
激光可以用于光谱分析、物质表征、原子和分子物理等领域的研究。
5.军事领域：激光在军事应用中具有重要地位。
例如，激光瞄准器可以提高精确度，激光导航系统可以用于制导导弹和飞机。
高二物理选修3-4激光课件(人教版)
• 全息照片的拍摄利用了光的干涉原理， 它是利用参考光和物光产生干涉形成的。
激光的应用
1、利用单色性、相干性：拍频技术（可精密测定 各种移动、 转动和震动速度）、激光地震仪、精密导航、光纤 通讯、 全息照片、工业探伤、激光全息摄影等 2、利用平行度好、亮度高：测距、激光雷达、读 取vcd机、 CD唱机、和计算机的光盘、切割金属、打孔、医 学上切除 肿瘤等
3.由于激光是很好的单色光，它产生的干涉 现象最清楚．
我们知道，两束相干光产生的叠加效果与 两束光通过的路程差有关，只要其中一束光通 过的路程改变半个波长，干涉条纹就会产生明 显变化：本来的明条纹变成暗条纹．所以，利 用干涉现象可以精确测定物体的长度．由于激 光的单色性很好，所以测量的精度很高，利用 激光测量几米的长度，测量精度可以小于 0.lμm．
（4）亮度高．
所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面 积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳， 而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万 倍．
激光的应用
1.由于激光是非常好的平行光，用它测量距 离可以到达很高的精度．对准目标发出一个极 短时间的激光脉冲，测出激光从发射到反射回 发射点经过的时间t，就可以按公式 求出从发 射点到被测目标的距离S．实际上按这种原理 制成的激光测距仪就是一种激光雷达，激光雷 达用途很多，它不仅可以测量距离，还能测定 被测目标的方位、速度，甚至能描画出目标的 形状，进行辨认和自动跟踪，所以激光雷达可 以用在导航、气象、天文、大地测量、军事、 宇航技术等方面．
激光
激光
光是从物质的原子中发射出来的，原子获得能量后处 于不稳定状态，它会以光子的情势将能量发射出去。
激光，是“受激辐射光放大”的简称， 它是用人工的方法产生的一种特殊的相干 光．激光是20世纪的一项重要发明，由于 它有着普通光无法比拟的一些特性，已经 在广泛的领域得到应用．
《激光的特性及应用》 知识清单
《激光的特性及应用》知识清单一、激光的特性1、方向性好激光具有极高的方向性，其光线几乎可以沿着一条直线传播。
这意味着激光能够在长距离传输过程中保持较小的发散角，从而实现精确的能量传输和聚焦。
例如，在激光测距和激光通信中，方向性好的特点使得测量和传输的精度大大提高。
2、单色性好激光的单色性非常出色，即其光波的波长范围非常狭窄。
这使得激光具有特定的颜色和频率，并且能量集中在一个很窄的频段内。
在光谱分析、医学诊断和激光干涉测量等领域，单色性好的特性发挥着重要作用。
3、相干性强激光具有很强的相干性，这意味着光波在时间和空间上的相位关系是高度一致的。
相干性使得激光能够产生稳定的干涉和衍射现象，广泛应用于激光全息技术、精密测量和光学存储等方面。
4、亮度高激光的亮度极高，其能量在空间上高度集中。
相比普通光源，激光能够在极小的面积上产生巨大的功率密度。
这一特性使得激光在工业加工（如激光切割、焊接和打孔）、医疗手术（如激光近视治疗和肿瘤切除）等领域具有独特的优势。
二、激光的应用1、工业领域（1）激光切割利用激光的高能量密度和方向性好的特点，能够精确地切割各种材料，包括金属、塑料、木材等。
激光切割具有切口光滑、精度高、速度快等优点，广泛应用于汽车制造、电子设备生产等行业。
（2）激光焊接在焊接过程中，激光能够将材料快速加热至熔点并使其融合，形成牢固的焊缝。
激光焊接具有焊缝窄、热影响区小、焊接强度高等优点，常用于汽车零部件、航空航天器件等的焊接。
（3）激光打孔通过聚焦激光束，可以在各种材料上打出微小而精确的孔。
激光打孔在电子元件制造、钟表制造、医疗器械等领域有广泛应用。
（4）激光打标在产品表面利用激光进行标记，具有永久性、高精度、高速度等特点。
常用于电子产品、珠宝首饰、包装等行业的标识和防伪。
2、医疗领域（1）激光近视治疗通过改变角膜的形状来矫正近视，其原理是利用准分子激光精确地切削角膜组织，从而改变角膜的曲率，达到矫正视力的目的。
人教版选修3-4课件：13.8 激光—高二物理
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
半导体激光器
激光的特性及应用
激光的特性及应用
1. 相干性应用：光纤通讯、激光全息技术
激光的特性及应用
1. 相干性应用：光纤通讯、激光全息技术 2. 平行度好：测距、测速（激光雷达测速）
信息存储和阅读（DVD、CD唱 机、 计算机光盘
答案：B
照明光
全
息
照
人眼
片
照明光
全
息
照
人眼
片
全息照片的观看：
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。
• 用肉眼去看，全息照片上只有些乱七八糟的条纹
• 用一束激光去照射该照片，眼前就会出现逼真的立 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
亮度高
大能量
打孔、医疗手术
产生高压引起核聚变
人工控制聚变反应
全息照相：
全息照相： 参考光
物光 物
照相底片 反射光
全息照相： 参考光
照相底片
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。
下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是 (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。 (C)都是相干光。 (D)都是非相干光。
练习2.
下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是 (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。 (C)都是相干光。 (D)都是非相干光。
物理人教版高二选修3-4互动课堂_第十三章_8.激光
互动课堂
疏导引导
1.激光的特性和应用
人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光，这就叫激光.
医学上：“光刀
1.下列说法中正确的是（）
A.强激光产生的高压可引起原子核的聚变
B.激光不能像无线电波那样用来传递信息
C.VCD、CD机是用激光来读取信息的
D.医学上激光“光刀”用来切开皮肤，是利用激光的高能特性
思路解析：激光是人工产生的相干光，它能像无线电波一样进行调制用来传递信息，如光纤通信.
答案：ACD
2.利用激光来做双缝干涉实验，观察到的明条纹亮而窄，其原因是激光的（）
A.相干性好
B.平等度好
C.亮度高
D.以上都不对
思路解析：激光的相干性好，是人工制成的相干光，可用来做双缝干涉实验.由于激光的频率单一和亮度高，故形成的条纹亮而窄.
答案：A
3.一台激光器，它的功率为P，如果它发射出的单色光在空气中的波长为λ,则这束单色光的频率是___________，它在时间t内辐射的光能为___________.如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为___________.
思路解析：根据c=λf可得这束单色光的频率f=c/λ；激光器在时间t内所做的功W=Pt转化为光能；
这束单色光对该介质的折射率n=c/v，设它从该介质射向真空发生全反射的临界角为C，则
sinC=1/n=v/c，所以C=arcsin(v/c).
答案：c/λ Pt arcsin(v/c)。
激光的特点应用及原理
激光的特点、应用及原理一、激光的特点激光（laser）是一种特殊的光波，具有以下几个特点：1.高度聚焦性：激光具有高度聚焦性，可以通过光学器件将其聚焦到小的点上，因此激光可以集中能量，实现高精度的加工和测量。
2.单色性：激光是单色光，其波长非常狭窄，只有一个确定的波长。
这使得激光可以在光谱分析、激光干涉等领域有着广泛的应用。
3.相干性：激光是相干光，具有相位一致性。
这种相位一致性使得激光在干涉、衍射等光学现象中表现出特殊的特点。
4.高亮度：激光束非常亮，具有高亮度。
这使得激光可以在远距离传输，并且可以在光通信、激光雷达等领域发挥作用。
二、激光的应用激光由于其特殊的性质，在多个领域得到了广泛的应用，下面列举了一些常见的激光应用：1.激光切割和焊接：由于激光具有高度聚焦性和能量密集性，因此常被用于金属切割和焊接。
激光切割和焊接具有高效、精确的优点，在制造业中有广泛应用。
2.激光医学：激光在医学领域有着重要的应用。
例如，激光手术可以代替传统手术，减少损伤和愈合时间；激光美容可以去除痣、纹身等。
3.激光测量和定位：由于激光具有高精度和高亮度，因此经常被用于测量和定位。
激光测距仪、激光雷达等设备广泛应用于工程测量、地质勘探等领域。
4.激光显示和光通信：激光被用于制造高清晰度的激光电视、投影仪等显示设备，同时也被应用于光纤通信，提高传输速度和质量。
三、激光的原理激光的产生是通过激发介质原子或分子，使其达到激发态，然后通过受激辐射产生的光的放大和反馈而产生的。
激光的产生过程可以分为以下几个步骤：1.激发：通过电流、光、化学反应等方式激发介质原子或分子，使其达到激发态。
2.受激辐射：当激发态的原子或分子遇到足够多的光子时，它们将发生受激辐射，释放出与入射光子相同的频率和相位的光子。
3.放大：放大器中包含了活性介质，这些活性介质被激发态的原子或分子所占据。
当受激辐射的光经过放大器时，由于反复的受激辐射作用，光的强度会不断增强。
13.8 激光-人教版高中物理选修3-4教案
13.8激光教案【学习目标】1．知道激光和自然光的区别．知识回顾：1.我们要切开木头用什么工具？答：用的是锯子2.我们要切开非常厚的钢板用的是什么工具？答：用的是激光3.激光和我们平常见到的光有区别吗？答：有区别知识点一、激光激光具有的特点：(1)相干性好．所谓相干性好，是指容易产生干涉现象．普通光源发出的光(即使是所谓的单色光)频率是不一样的，而激光器发出的激光的频率几乎是单一的，并且满足其他的相干条件．所以，现在我们做双缝干涉实验时，无需在双缝前放一个单缝，而是用激光直接照射双缝，就能得到既明亮又清晰的干涉条纹．利用相干光易于调制的特点，传输信息，所能传递的信息密度极高，一条细细的激光束通过光缆可以同时传送一百亿路电话和一千万套电视，全国人民同时通话还用不完它的通讯容量，而光纤通信就必须借助激光技术才能发展．(2)平行度非常好．与普通光相比，传播相同距离的激光束的扩散程度小，光线仍能保持很大的强度，保持它的高能量，利用这一点可以精确测距．现在利用激光测量地月距离精确度已达到1 m．(3)激光的亮度非常高．它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量．如果把强大的激光束会聚起来，可使物体被照部分在千分之一秒的时间内产生几千万度的高温不能直接照射眼睛，否则会伤害眼睛．(4)激光单色性很好．激光的频率范围极窄，颜色几乎是完全一致的．激光的应用举例与对应的特性：(1)激光雷达．对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和收到反射回波的时间间隔，结合发射的方向，就可探知目标的方位和距离，结合多普勒效应，还可以求出目标的运动速度．(利用激光的平行度好)(2)读盘．激光的平行度很好，可以会聚到很小的一点，让会聚点照射DVD碟机、CD唱机、计算机的光盘上，就可读出光盘上记录的信息．(利用激光的平行度好)(3)医用激光刀．可以用于医疗的某些手术上，具有手术时间短、损伤小、不会引起细菌感染、止血快等优点．(利用激光的亮度高)(4)切割金属等难熔物质．用激光可以产生几千万度的高温，使最难熔的物质也可在瞬间汽化．(利用激光的亮度高)(5)激光育种．用激光照射植物的种子，会使植物产生有益的变异，用于培育新晶种．(利用激光的亮度高)(6)引起核聚变．使聚变能在控制前提下进行．(利用激光亮度高)(7)激光可以作为武器使用，用以击毁侦察卫星，飞行的导弹、飞机、装甲车等．(利用激光的亮度高)(8)作为干涉、衍射的光源．干涉、衍射现象明显．(利用其单色性好)光源发射光子数的计算：从能量转化的角度思考，设光源的功率为P，经过时间t，则光源发射的光子数N由E Nhv＝和E Pt＝，可知PtNhv ．激光武器：激光武器分为激光制导炸弹和激光热武器两种．激光制导炸弹在攻击目标时，由目标指示飞机发射激光，照射目标，由运载机投弹，制导炸弹则根据从目标反射回来的激光飞向目标．这种炸弹偏离目标不大于10m．而普通炸弹则通常平均偏离目标在100 m左右．激光热武器是利用激光的热效应来破坏目标的．轻型的激光热武器可称为激光枪，可用来杀伤人员，重型的称为激光炮，可烧毁装甲车、飞机、导弹和卫星等．激光热武器的优点是速度快，命中率高．缺点是不能大面积的摧毁目标．制造激光热武器要求有大功率的激光器，目前有一些技术难题尚未完全解决，还处于研制阶段．医疗：用激光可以治疗眼疾，如视网膜“焊接”、虹膜切除、角膜移植、治疗青光眼等．激光在皮肤科、五官科、妇科、肿瘤科、外科等方面也得到了应用．可治疗黑色素皮肤癌、血管肿瘤、“焊接”骨骼．外科用激光作为手术刀来切割组织，其优点是可以自动止血、伤口基本无菌、伤口愈合快．利用光导纤维传输激光，制成激光内窥镜来检查肠胃的病变．例题一.一种红宝石激光器发射的激光是不连续的一道道闪光，每道闪光称为—个光脉冲，若这种激光器光脉冲的持续时间为111.010s ⨯－，波长为694.3 nm ，发射功率为101.010W ⨯．(1)每列光脉冲的长度是多少?(2)用红宝石激光照射皮肤色斑，每21 cm 吸收能量达到60 J 以后，色斑便逐渐消失，一颗色斑的面积为250 mm ，则它需要吸收多少个红宝石激光脉冲才能逐渐消失?【答案】见解析【解析】(1)光脉冲持续时间即为发射一个光脉冲所需的时间．一个光脉冲长度81133.0101.0103.010(m)l c t ∆=⋅∆=⨯⨯⨯⨯－－=． (2)一个光脉冲所携带的能量10111.0101.0100.1(J)E P t ∆=⋅∆=⨯⨯⨯－=． 消除面积为250 mm 的色斑需要光脉冲数为222/=60 J/cm 5010cm /0.1 J=300()n E S E =⋅∆⨯⨯－个．【总结升华】注意本题中激光器发射的激光波长属于可见光中红光波段；每列光脉冲的长度远大于光的波长．抓住能量的转化与守恒是解题关键．课堂练习一：某脉冲激光器的耗电功率为3210W ⨯，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为810s －，携带的能量为0.2J 。
激光的特性及应用
激光的特性及应用激光（laser）是一种高度聚焦的、单色性和相干性极高的光束。
它具有独特的特性，因此在各个领域有广泛的应用。
本文将介绍激光的特性以及一些常见的激光应用。
一、激光的特性1. 高度聚焦：激光束可以被聚焦到极小的直径，因此可以实现高精度和高分辨率的操作。
这种属性使激光在医疗、材料加工和通信领域得到广泛应用。
2. 单色性：激光是单色光，即它的频率非常纯净。
这使得激光在光谱分析、光学传感器和高精度测量中具有重要作用。
3. 相干性：激光的光波是相干的，即光的波峰和波谷保持稳定的相对位置。
这种特性使激光在干涉测量、全息术和激光雷达等领域得到广泛应用。
4. 高能量密度：激光具有高能量密度，可以在很小的空间范围内提供大量的能量。
这使得激光在切割、焊接和打孔等材料加工过程中非常有效。
二、激光的应用1. 医疗领域：激光在医疗领域有着广泛的应用。
例如，激光手术可以实现精确的组织切割和病变去除，减少手术风险和恢复时间。
激光还可以用于激光治疗中的照射，用于促进伤口愈合和病症治疗。
2. 通信领域：激光在光纤通信中起到关键作用。
激光作为信息传输的光源，可以提供高速、高带宽的数据传输。
此外，激光器还可以用于激光雷达系统，提供高分辨率和远距离测量。
3. 制造业：激光在制造业中有广泛应用。
例如，激光切割机可以用于精确切割金属和非金属材料，激光焊接机可以实现高质量的焊接工艺，激光打标机可以在产品上进行纹理、标记和刻字。
4. 科学研究：激光在科学研究中也扮演重要角色。
例如，激光光谱学被广泛应用于化学和物理领域的分析和研究。
激光还可以用于量子物理实验、原子和分子物理学研究等领域。
5. 军事应用：激光在军事领域有着重要的应用。
激光器可以作为导引系统用于精确制导导弹和飞行器。
激光还可以用于激光武器系统，具有远射程、高精度和强杀伤力等特点。
综上所述，激光作为一种特殊的光束，具有高度聚焦、单色性、相干性和高能量密度等特性。
这些特性使得激光在医疗、通信、制造和科学研究等领域都得到了广泛应用。
新课标教科版3-4选修三5.4《激光》课件
03
按工作物质分类
固体激光器、气体激光器、 液体激光器和半导体激光 器等。
按输出功率分类
低功率激光器、中功率激 光器和千瓦以上高功率激 光器等。
按工作方式分类
连续激光器和脉冲激光器 等。
02 激光的原理与技术
激光的产生原理
受激发射
在特定条件下，原子或分子的电子从低能级跃迁到高能级，再从高能级跃迁回低 能级，释放出光子，形成激光。
详细描述
由于激光的稳定性与可靠性，激光技术在精 密测量、通信和导航等领域具有广泛的应用 。例如，在精密测量领域，激光干涉仪被广 泛应用于长度、角度和位移等的测量；在通 信领域，激光的高带宽和低损耗特性使得光 纤通信成为可能；在导航领域，激光雷达被
广泛应用于距离、速度和位置等的测量。
04 激光的应用实例
测量
激光的相干性和单色性使 其在长度、角度、距离等 测量领域具有广泛应用。
加工
激光的高能量密度可用 于切割、焊接、打标等
加工领域。
军事
激光武器可用于防御和 攻击，激光雷达可用于
目标识别和导航。
03 激光的特性与优势
激光的高亮度特性
总结词
激光的高亮度特性使其在许多领域具有广泛的应用价值。
详细描述
激光的高亮度特性使其在照明、显示、打印等领域具有显著的优势。例如，在照明领域，激光的高亮度特性使其 成为夜间照明和舞台表演的理想选择；在显示领域，激光的高亮度特性使得全息投影和激光电视等显示技术得以 实现；在打印领域，激光的高亮度特性使得高清晰度打印成为可能。
激光的相干性
总结词
激光的相干性使其在干涉、衍射和光谱分析等领域具有广泛的应用。
详细描述
由于激光的相干性，激光干涉和衍射技术被广泛应用于测量和加工领域。此外，激光的相干性还使得 光谱分析技术得以实现，通过对激光光谱的测量和分析，可以获得物质成分、结构和状态等信息。
粤教版高中物理选修3-4第四章第七节《激光》课件
二、激光的应用
1、利用单色性、相干性：拍频技术（可精密测定各种 移动、转动和震动速度）、激光地震仪、精密导航、光 纤通信、全息照片、工业探伤、激光息摄影等
2、利用平行度好、亮度高：测距、激光雷达、读取 vcd机、CD唱机、和计算机的光盘、切割金属、打孔、 医学上切除肿瘤等
56.生活不是林黛玉，不会因为忧伤而风情万种。 50.总有些事，管你愿不愿意，它都要发生，你只能接受；总有些东西，管你躲不躲避，它都要来临，你只能面对。 27.与其追捧别人的强大，不如看看自己有多弱！ 3.我怎么能倒下，我身后空无一人。 99.顶天立地奇男子，要把乾坤扭转来。 38.松驰的琴弦，永远奏不出美妙的乐曲。 37.即使在平坦的道路也会有荆棘坎坷，人的命运也一样。 94.这世上，时光会改变太多事情，但总有一些人一些事，只要你相信，就永远不会改变。 44.漫无目的的生活就像出海航行而没有指南针。 63.人总爱跟别人比较，看看有谁比自己好，又有谁比不上自己。而其实，为你的烦恼和忧伤垫底的，从来不是别人的不幸和痛苦，而是你自 己的态度。
45.自己选择的路，跪着也要把它走完。 86.如果你被幸运之神遗忘，请不要悲伤，相信阳光总会有一天会照耀在你的身上。 71.当你快乐时，你要想，这快乐不是永恒的。当你痛苦时，你要想，这痛苦也不是永恒的。 69.成功属于准备好的人。 58.世界是大舞台，公司是小舞台，家庭是后台，生活是连续剧，我们就是主角。 21.努力到无能为力，拼搏到感动自己。
三、全息照相
全息照片的拍摄利用了光的干涉原理， 它是利用参考光和物光发生干涉形成 的。
30.每个人都会有乐观的心态，每个人也会有悲观的现状，可事实往往我们只能看到乐观的一面，却又无视于悲观的真实。从来没有人喜欢过 悲观，也没有人能够忍受悲观，这就是人生。
人教版高中物理选修3-4课件 13 激光课件3
例 5 在演示双缝干涉的实验时，常用激光作光源，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
解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性 好，频率单一。通过双缝时能够得到两束相干光。
答案：C
1．光发生干涉的条件是什么？ 提示：频率相同、相位差恒定、偏振方向一致。 2．激光的什么特点与干涉条件相符合？ 提示：激光是人工产生的相干光，具有高度的相干性。
2．全息照相
(1)与普通照相技术的比较：普通照相技术所记录的只是光 波的能量强弱信息，而全息照相技术还记录了光波的 相位 信
息。 (2)原理：全息照相的拍摄利用了光的 干涉 原理，使
参考光 和物光在底片上相遇，发生干涉，形成复杂的干涉条 纹。这要求参考光和物光必须具有很高的 相干 性。
(3)观察全息照片时要用 激光 照射照片，从另一侧面观 察。
2．激光的特点及应用
特点
性质
应用
激光具有频率单一、相位差恒定、
相干性 偏振方向相同的特点，是人工产生 光纤通信
的相干光，具有高度的相干性
精确的测距；读
激光的平行度非常好，传播很远的
平行度
取光盘上记录的
距离仍能保持一定的强度
信息等
高 它可以在很小的范围 用激光束切割、焊接；医
亮 和很短的时间内集中 学上可以用激光做“光
第十三章 光
第8节 激光
[学习目标] 了解激光的特点及应用。
[知识定位] 重点： 激光的特点及应用。
课前自主学习
激光
1．激光的特点和应用
(1)相干性与应用 ①相干性：只有 频率 相同、 相位差 恒定、 偏振方向 一致的光才是相干光，激光是一种人工产生的 相干 光，具有高 度的 相干性。
最新人教版高中物理选修3-4第十三章《激光》课堂探究
课堂探究激光要点详解1.激光的特点及其应用(1)相干性及其应用由于频率相同，激光是一种人工相干光，所以它能像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.激光的全息照相更是一个典型的激光相干性应用的例子.(2)平行度好及其应用激光的平行度好.即激光的光束高度平行，这样激光的能量就不容易发散，激光在传播很远距离后仍能保持一定的强度.可以用它来精确测距（如激光雷达）和跟踪目标，还可以用激光读VCD机、CD唱机或计算机光盘上的信息，经过处理后还原成声音和图像.激光雷达测距工作原理就是在发射端，把激光脉冲——持续时间很短的激光发射出去，如途中碰到物体，就会反射回来一部分激光.测定发射激光与反射激光之间的时间差，便可确定物体的位置.(3)亮度高及其应用激光的亮度高.可以在瞬间集中很大的能量发射在很小的区域内,达到我们想要的效果.工业上的激光切割、激光焊接、激光制冷；医学上切除肿瘤等的“光刀”，矫正视力的准分子激光技术；美容上的“点痣”“去斑”；军事上的激光武器等，还可以利用激光引起核聚变.利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度，准确预告降雨量；用水激光治疗法治疗牙神经发炎、坏死，不需要麻醉，无痛、舒适；激光催化聚乙烯的生产.状元笔记激光的用途很广，主要应用其相干性好、平行度好和亮度高的特点.2.全息照相全息照相与普通照相不同，从它的照片可以看到三维图像，而普通的照片看到的图像是平面二维的.用于普通照相的感光胶片只能记录物体上各个点发出的光的强度（振幅），而全息照相能够把物体各点发出的光波的振幅与位相同时记录下来，并使之再现，则当这些光波被人眼接收时，眼中的图像将和直接观看物体一样是三维的.全息照片的拍摄全息影像状元笔记全息照相是利用了激光的相干性、激光的平行度好以及激光的强度大的特点.【示例】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解析：激光是用人工方法激发的一种特殊的光，它是可见光，A正确，B错误.激光具有方向性好、亮度高、能量强等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，C正确.激光是一种电磁波，只要是电磁波就能发生衍射现象，D错误.答案：AC。
第13章 8.激光 教材知识梳理 人教物理选修3-4Word版含解析
疱丁巧解牛知识·巧学一、激光的概述激光器的发明是20世纪中的重大科技成就.激光的高亮度、单色性、相干性，使它自1958年问世以来，在短短几十年中就得到了迅速的发展.现在，激光技术已在工农业生产、医疗卫生、通信、军事、文化艺术、能源等许多方面获得了重要应用.要点提示激光是一种特殊的光，自然界中的发光体不能发出激光.二、激光的几个特点1.激光是人工产生的相干光激光的频率单一，相干性非常好，颜色特别纯.用激光做衍射、干涉实验，效果特别好，激光可以像无线电波那样进行调制，用来传递信息，光纤通信就是激光和光导纤维相结合的产物.2.激光束的平行度和方向性非常好利用激光的这一特点，可以根据发射与返回的时间间隔，测量超远距离.还可以利用激光平行度好的特点刻制光盘，这种光盘所记录的信息密度高.3.激光的强度大，亮度高激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可使被照射物体在不到千分之一秒的时间内产生几千万度的高温.激光在医疗上可以充当手术刀切除肿瘤，“焊接”剥落的视网膜；还可以充当武器给对方致命一击.联想发散激光的用途很广，各国科学家正致力于这方面的研究，相信不远的将来，激光会有更大的用武之地.三、全息照相1.基本概念全息照相：能同时记录光波的振幅与位相的照相.全息记录：能使物体各点发出的光波的振幅与位相同时记录下来.全息再现：能使物体各点发出的光波的振幅与位相同时再出现.2.全息照相的原理全息照相与普通照相不同，从它的照片可以看到三维的图象，而普通的照片看到的图象是平面二维的.用于普通照相的感光胶片只能记录物体上各个点发出的光的强度（振幅），而全息照相能够把物体各点发出的光波的振幅与位相同时记录下来，并使之再现，则当这些光波被人眼接收时，眼中的图象将和直接观看物体一样是三维的.深化升华全息照相是利用了激光的相干性、激光的平行度好以及激光的大强度的特点.典题·热题知识点一激光例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解析：激光是用人工方法激发的一种特殊的光，A项正确，B项错误.激光具有方向性好、亮度高、能量强等特点，可以像刀子一样切除肿瘤，C项正确，激光是一种电磁波，只要是电磁波就能发生衍射现象，D项错误.答案：AC方法归纳 了解激光的特性和应用.激光的特点是频率单一、相干性好，用来像无线电波那样进行调制传递信息；平行度高、方向性好，用来测量超远距离、刻制光盘；亮度高、强度大，用来充当手术刀切除肿瘤. 知识点二 激光的应用例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.波动性好解析：频率相同的两束光相遇才能发生干涉，激光的单色性好，频率单一，通过双缝时能够得到两束相干光.故本题的正确选项是C 项. 答案：C巧解提示 由波发生干涉的条件是频率相同相差恒定的波，以及激光的单色性好，频率单一的特点，很快得出正确选择.例3如图13-8-1所示，激光液面控制仪的原理是：固定一束激光AO 以入射角i 照射液面，反射光OB 射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度.如果发现光点在屏上向右移动了s 的距离射到B′点，由此可知液面降低了___________________.图13-8-1解析：如图13-8-1所示，入射光方向不变，则i 不变，而O′B′平行于OB.设液面降了h ，据几何关系可得：h=2scoti. 答案：2s coti 方法归纳 作出几何光路图，由光的反射规律和激光的特性可求出结果，从而理解激光液面控制仪的原理.知识点三 光导纤维例4由于激光是亮度高、平行度好、单色好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体.要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大？解析：要保证不会有光线从侧面跑出来，其含义是不管入射角多大都能在侧壁发生全反射，令入射角等于90°，再由折射定律和全反射临界角公式、几何关系就可以求出材料的折射率. 答案：设激光束在光导纤维端面的入射角为i ，折射角为α.折射光线射向侧面时的入射角为β，如图13-8-2所示.图13-8-2由折射定律：n=sin sin i由几何关系：α+β=90° si nα=cosβ由全反射临界角的公式：sinβ=n1 cosβ=211n -要保证从端面射入的任何光线都能发生全反射，应有i=90°，sini=1.故 n=αsin sin i =βsin sin i=2111n -=12-n n解得n=2光导纤维的折射率应为n≥2.误区警示 本题一般在解答中存在的问题有：一是不会对光线变化过程进行分析，当入射角i 从零逐渐增大的过程中，折射角α也增大，折射光线入射到壁的入射角β是减小的.如果当i 增大到90°时，仍有β大于等于临界角，题目要求就能满足，其临界条件是i=90°，β=arcsin n1.找不出这个条件，就无法入手解答.二是仅从全反射的条件出发，由sinβ=n1，直接得出n=βsin 1，不知道β此时是未知量. 问题·探究 交流讨论探究问题 激光到底是一种什么样的光，它为什么有这么大的用途呢? 探究过程： 刘涛：激光是从物质的原子中发射出来的，是受激材料的所有受激原子或分子从高能级跃迁到低能级，发射同一频率和同相位的大量光子，以光子的形式把能量发射出去.而普通的光源，如白炽灯，灯丝中的每个原子在什么时刻发光，朝哪个方向发光，都是不确定的，发出的频率也不一样，这样的光在叠加时，一会儿在空间的某点相互加强，一会儿又在这点相互削弱，不能形成稳定的亮区和暗区，所以不能发生干涉，而激光是一种人工产生的相干光.王小华：高度的平行性：激光是几乎不发散地前进，因此它可以发射很远而不发散，所以它能够保持它的能量.高度的单色性：由于激光通常是在极窄的频率范围之内，所以颜色几乎是完全单一的，它的单色性是比较好的单色光的104—107倍.很高的亮度：因为激光的能量高和方向集中，所以亮度很强，目前大功率激光器的单色亮度是太阳光的单色亮度的1016—1019倍.李东：高度的相干性：激光的频率或单色性相同，相位也相同，所以极易产生干涉现象. 高的光子简并度：大功率激光器发出的激光，比可见光的简并度大1017—1019倍（简并度是同一量子态内性质相同的光子数）.探究结论:由于激光具有以上特性，所以激光常用于工业的切割和打孔，医疗上的手术刀，军事上的激光枪和激光炮，通讯上的光纤通信，农业上的激光育种等等.实验论证探究问题自第一台红宝石激光器以来，各种各样的激光器相继问世，它们可以产生不同功率、不同波长的激光，激光有哪些特性呢？探究过程:实验原理：利用激光和普通光源进行对比探究激光的特性.实验器材：激光笔一支手电筒一个实验过程：1.同时让激光束和手电筒光束射到空气中，观察在传播方向、颜色、亮度等方面有什么不同.手电筒光束分散，而激光束高度平行；光传播很远一段距离后，手电筒光束发散得很开，而激光的发散很小.2.同时让激光束和手电筒光束经过三棱镜折射后的传播情况，观察在传播方向、颜色、亮度等方面有什么不同.手电筒光会发生色散，而激光不会产生色散；手电筒光经过三棱镜后很暗，而激光仍然很亮.探究结论:激光的颜色是单一的，传播方向性好，具有高度的平行性，亮度高，能量大.疱丁巧解牛知识·巧学一、简谐运动的回复力1.定义：振动物体偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力叫做回复力.回复力是根据力的效果命名的，它可以是一个力，也可以是多个力的合力，还可以由某个力的分力提供.例如：如图11-3-1，水平方向的弹簧振子，弹力充当回复力.如图11-3-2所示，竖直方向的弹簧振子弹力和重力的合力充当回复力.如图11-3-3，m随M一起振动，m 的回复力是静摩擦力.图11-3-1 图11-3-2 图11-3-3深化升华回复力是根据力的作用效果命名的，它可以是弹力，也可以是其他力（包括摩擦力），或几个力的合力或某个力的分力.进行受力分析时，不要凭空多画一个力——回复力. （1）回复力的大小：与偏离平衡位置的位移大小成正比.（2）回复力的方向：总是指向平衡位置.联想发散位移方向总是背离平衡位置，回复力方向总是指向平衡位置，所以回复力的方向总是与位移方向相反.（3）回复力的效果：总是使质点回到平衡位置.2.简谐运动的动力学特征回复力F=-kx,即回复力的大小跟位移大小成正比，“-”号表示回复力与位移的方向相反.深化升华（1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，则质点的运动就是简谐运动.（2）回复力F=-kx中的k是比例系数，并非弹簧的劲度系数，其值由振动系统决定，对水平弹簧振子，回复力仅由弹簧弹力提供，k即为劲度系数，由弹簧决定，与振幅无关，其单位是N/m.（3）回复力为零合外力不为零（如沿圆弧振动时，物体经平衡位置回复力为零，但合外力不为零）.3.简谐运动的运动学特征：a=-mkx . 简谐振动是一种变加速的往复运动，“—”号表示加速度a 方向与位移x 方向相反. 4.在简谐运动中，位移、回复力、加速度和速度的变化关系. 如下表所示（参照图11-3-4）：深化升华 “端点”是运动的转折点，速度必定为零，平衡位置时速度最大. 学法一得 （1）振动中的位移ｘ都是以平衡位置为起点的，方向总是从平衡位置指向末位置；（2）加速度a 的变化与回复力的变化是一致的，位移、回复力、加速度三个物理量同步变化，与速度的变化步调相反. 二、简谐运动的能量1.概述：简谐运动的能量：做简谐运动的物体在振动中经过某一位置时所具有的势能和动能之和，称为简谐运动的能量.2.做简谐运动的物体能量的变化规律：只有动能和势能的相互转化，机械能守恒.振动过程是一个动能和势能不断转化的过程.如图11-3-5所示的水平弹簧振子，振子在AB 之间往复运动，在一个周期内的能量转化过程是：图11-3-5A→O 弹力做正功，弹性势能转化为动能； O→B 弹力做负功，动能转化为弹性势能； B→O 弹力做正功，弹性势能转化为动能； O→A 弹力做负功，动能转化为弹性势能.不考虑阻力，弹簧振子振动过程中只有弹力做功，在任意时刻的动能与势能之和不变，即机械能守恒.联想发散 对简谐运动来说，一旦供给系统一定的能量，使它开始振动，它就以一定的振幅永不停息地持续振动，简谐运动是一种理想化的振动.3.简谐运动的机械能由振幅决定.简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能量越大.在简谐运动中，振动的能量保持不变，所以振幅保持不变，只要没有能量损耗，它将永不停息地振动下去，因此简谐运动又称等幅振动.要点提示实际运动都有一定的能量损耗，所以简谐运动是一种理想化的振动.深化升华振幅是描述振动强弱的物理量，也是简谐运动的物体能量大小的标志，是描述简谐运动能量的特征物理量.4.在振动一个周期内，动能和势能间完成两次周期性变化，经过平衡位置时动能最大，势能最小；经过最大位移处时，势能最大，动能最小.振动势能可以是重力势能（例如单摆），可以是弹性势能（例如水平方向振动的弹簧振子），也可以是重力势能和弹性势能之和（例如沿竖直方向振动的弹簧振子）.深化升华和以前学习势能时一样都要选取零势能位置.我们约定振动势能以平衡位置为零势能位置.典题·热题知识点一简谐运动过程中基本物理量的变化例1弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中( )A.振子所受的回复力逐渐增大B.振子的位移逐渐增大C.振子的速度逐渐减小D.振子的加速度逐渐减小解析：振子位移是指由平衡位置指向振动物体所在位置的位移，因而向平衡位置运动时位移逐渐减小，而回复力与位移成正比，故回复力也减小，由牛顿第二定律a=F/m得，加速度也减小，物体向着平衡位置运动时，回复力与速度方向一致，故物体的速度逐渐增大，正确答案选D.答案：D方法归纳分析回复力变化时，首先要弄清回复力的来源，是由哪些因素引起的，由哪些力构成，如本题是F=-kx.例2如图11-3-6所示为某一质点的振动图象，由图象可知在t1和t2两时刻，质点的速度v1、v2，加速度a1、a2的正确关系为( )图11-3-6A.v1＜v2，方向相同B.v1＜v2，方向相反C.a1＞a2，方向相同D.a1＞a2，方向相反解析：在t1时刻质点向下向平衡位置运动，在t2时刻质点向下远离平衡位置运动，所以v1与v2的方向相同，但由于在t1时刻质点离平衡位置较远，所以v1＜v2，a1＞a2；质点的加速度方向总是指向平衡位置的，因而可知在t1时刻加速度方向向下，在t2时刻加速度方向向上.正确选项为A、D.答案：AD巧解提示处理图象问题时一定要把图象还原为质点的实际振动过程来分析，图象不是振动问题的运动轨迹.知识点二 简谐运动的能量例3 如图11-3-7所示，一弹簧振子在A 、B 间做简谐运动，平衡位置为O ，已知振子的质量为M ，若振子运动到B 处时将一质量为m 的物体放在M 的上面，且m 和M 无相对运动而一起运动，下述正确的是（ ）图11-3-7A.振幅不变B.振幅减小C.最大动能不变D.最大动能减少解析：当振子运动到B 点时，M 的动能为零，放上m ，系统的总能量为弹簧所储存的弹性势能E p ，由于简谐运动过程中系统的机械能守恒，即振幅不变，故A 选项正确，当M 和m 运动至平衡位置O 时，M 和m 的动能和即为系统的总能量，此动能最大，故最大动能不变，C 选项正确. 答案：AC方法归纳 分析简谐运动的能量问题，要弄清运动质点的受力情况和运动的情况，弄清是什么能之间的转化及转化关系等.例4 做简谐运动的弹簧振子，振子质量为m ，最大速度为v ，则下列说法正确的是（ ） A.从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功一定为零 B.从某时刻算起，在半个周期的时间内，回复力做的功可能是零到21mv 2之间的某一个值 C.从某一时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量一定为零D.从某一时刻算起，在半个周期的时间内，速度变化量的大小可能是零到2v 之间的某一值 解析：振子在半个周期内刚好到达与初位置关于平衡位置对称的位置，两位置速度大小相等，故由动能定理知，回复力做的功一定为零，则A 选项正确，B 选项错误；但由于速度反向（初位置在最大位移处时速度均为零），所以在半个周期内速度变化量的大小为初速度大小的两倍，因此在半个周期内速度变化量大小应为0到2v 之间的某个值，则C 选项错，D 选项正确. 答案：AD方法归纳 简谐运动过程中回复力为变力，因此求回复力的功应选择动能定理；由于速度变化量与速度均为矢量，故计算时应特别注意方向. 知识点三 简谐运动与力学的综合例5 如图11-3-8所示，一质量为M 的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧一端悬于木箱的上边，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A 和B ，m A =m B =m ，剪断A 、B 间的细线后，A 做简谐运动，则当A 振动到最高点时，木箱对地面的压力为____________________.图11-3-8解析：本题考查简谐运动的特点及物体受力情况的分析.剪断细线前A 的受力情况：重力：mg ，向下；细线拉力：F 拉=mg ，向下；弹簧对A 的弹力：F=2 mg ，向上.此时弹簧的伸长量为Δx=k F =kmg 2. 剪断细线后，A 做简谐运动，其平衡位置在弹簧的伸长量为Δx=kmg处，最低点即刚剪断细线时的位置，离平衡位置的距离为kmg，由简谐运动的特点知最高点离平衡位置的距离也为kmg，所以最高点的位置恰好在弹簧的原长处，此时弹簧对木箱作用力为零，所以此时木箱对地面的压力为Mg. 答案：Mg方法归纳 在一些力学综合题目的处理中，如果能充分考虑简谐运动的对称性，可收到事半功倍的效果.例6如图11-3-9所示，A 、B 叠放在光滑水平地面上，B 与自由长度为L 0的轻弹簧相连，当系统振动时，A 、B 始终无相对滑动，已知m A =3m ，m B =m ，当振子距平衡位置的位移x=2L 时系统的加速度为a ，求A 、B 间摩擦力F f 与位移x 的函数关系.图11-3-9解析：设弹簧的劲度系数为k ，以A 、B 整体为研究对象，系统在水平方向上做简谐运动，其中弹簧的弹力作为系统的回复力，所以对系统运动到距平衡位置20L 时有：k 20L=(m A m B a ，由此得k=8L m a. 当系统的位移为x 时，A 、B 间的静摩擦力为F f ，此时A 、B 具有共同加速度a′，对系统有：kx=（m A +m B ）a′ ① k=08L m a ，a′=02L ax. ② 对A 有：F f =m A a′. ③ ②代入③得,F f =6L m ax. 答案：F f =6L m ax. 方法归纳 本题综合考查了受力分析、胡克定律、牛顿定律和回复力等概念，解题关键是合理选取研究对象，在不同的研究对象中回复力不同.此题最后要求把摩擦力F f 与位移x 的关系用函数来表示，要将物理规律与数学有机结合. 问题·探究交流讨论探究问题 简谐运动图象有哪些应用？ 探究过程:张晴：可以确定振动物体在任一时刻的位移.李小鹏：确定振动的振幅.图象中最大位移的绝对值就是振幅.王冬：确定振动的周期和频率.振动图象上一个完整的正弦（或余弦）图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期.刘霞：确定各时刻质点的振动方向.某时刻质点的振动方向的判断，可以根据下一时刻质点的位置进行判断.赵军：比较不同时刻质点加速度的大小和方向.加速度的大小可以根据位移的大小进行比较，方向始终指向平衡位置.探究结论:任一时刻的位移，振幅，周期；各时刻质点的振动方向；比较不同时刻质点加速度的大小和方向. 思维发散探究问题 怎样判断一个振动是否为简谐运动? 探究思路：分析一个振动是否为简谐运动，关键是判断它的回复力是否满足其大小与位移成正比，方向总与位移方向相反.证明思路为：确定物体静止时的位置——即平衡位置.考查振动物体在任一点受到回复力的特点是否满足：F=-kx.具体处理时可以先找力与位移大小关系，再说明方向关系，也可以先规定正方向同时考虑大小与方向关系. 还要知道F=-kx 中的k 是个比例系数，是由振动系统本身决定的，不仅仅是指弹簧的劲度系数，关于这点，在学过本章的第四节“单摆”后可以理解得更清楚一些. 证明一个振动是否是简谐运动，还可从运动学角度看其加速度a 是否满足a=-mkx，或从位移与时间的关系是否符合正弦规律来判断. 探究结论:方法一：（动力学角度）回复力是否满足其大小与位移成正比，方向总与位移方向相反.方法二：（运动学角度）1.从位移与时间的关系看是否符合正弦规律；2.看位移时间图象是否为正弦曲线.。
高中物理第4章光第七节激光素材粤教版选修3-4(new)
第七课时激光课前预习情景素材1958年，人类在试验室里激发出了一种自然界中没有的光,这就是激光。
你知道它的特点和主要用途吗?简答:激光有三个特点相干性好、亮度高、平行度好。
它的应用有光纤通信、全息照相、医学治疗等。
知识预览1.激光具有的特点包括相干性好、平行度好、亮度高以及单色性很好。
2。
医学上用激光做“光刀”是利用了它的亮度高的特点.3.激光用来精确的测距是利用了它的平行度好的特点.4。
用激光来传递信息是利用它的相干性好的特点。
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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
高中物理一种人工产生的相干光。
（1）电磁波频率越高，能量越大，可以比无线电波传递更多信息。
（2）特点：A、频率单一（频宽很小）。
B、相干性好：可传递信息，可以用于全息照相；
C、平行度好（方向性好），传播很长距离后仍能保持一定强度，可精确测距。应用在VCD、雷达测距、测速（多普勒原理）、追踪目标；
D、亮度高（能在很小空间、很短时间内集中很大的能量）。应用在“激光刀”、引起核聚变等方面。
特点
作用
应用实例
相干光
可进行调制、传递信息
光纤通信
干涉
全息照相（在照明光的另一侧观看）
平行度好
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