【教學(xué)目標(biāo)】
1．知道激光和自然光的區(qū)別。
2．了解激光的特點(diǎn)和應(yīng)用。
3．知道什么是全息照相及其原理。
重點(diǎn)： 激光的特點(diǎn)和應(yīng)用
難點(diǎn)： 激光的特點(diǎn)和應(yīng)用
【自主預(yù)習(xí)】
1、激光的產(chǎn)生：激光是原子受激輻射產(chǎn)生的光。發(fā)光的 、 、 均相同，兩列相同激光相遇可以發(fā)生 。激光是人工產(chǎn)生的 光。在現(xiàn)代科技中用激光器產(chǎn)生激光。激光一種特殊的光，自然界中的發(fā)光體不能發(fā)出激光。1958年，激光問(wèn)世。
2、激光具有的特點(diǎn)以及應(yīng)用：
（1）相干性好：激光能像無(wú)線電波那樣被 ，用來(lái)傳遞信息。光纖通信就是激光
和 相結(jié)合的產(chǎn)物。
（2）平行度非常好：與普通光相比，傳播相同距離的激光束的擴(kuò)散程度小，光線仍能保持很大的強(qiáng)度，這個(gè)特點(diǎn)可以用來(lái) 。 就是應(yīng)用這個(gè)原理制成的。
由于平行度好，激光可匯聚到很小的一點(diǎn)，這一點(diǎn)應(yīng)用在 、 、 上。
（3）激光的亮度非常高：可以在很小的空間和很短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。如果把強(qiáng)大的激光束會(huì)聚起來(lái)，可使物體被照部分在千分之一秒的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生幾千萬(wàn)度的高溫。所以可用激光束來(lái) 、 以及在很硬的材料上 。醫(yī)學(xué)上還可以用“激光刀”做手術(shù)。
3．1958年人類在實(shí)驗(yàn)室里激發(fā)出了一種自然界中沒有的光，那就是________。
4．光的特點(diǎn)：
(1)激光是一種人工產(chǎn)生的________光，具有高度的________；
(2)它的________非常好；
(3)亮度高。
5．照相技術(shù)所記錄的只是光波的________信息，而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的________信息。
6.攝全息照片的基本光路：同一束激光被分為兩部分，一部分直接照射到________上(稱為參考光)，另一部分通過(guò)________反射后再到達(dá)底片(稱為________)。參考光和________在底片上相遇時(shí)發(fā)生干涉，形成復(fù)雜的干涉條紋。
【典型例題】
一、激光的特點(diǎn)及其應(yīng)用
【例1】對(duì)于激光的認(rèn)識(shí)，以下說(shuō)法正確的是( )
A．普通光源發(fā)出的光都是激光
B．激光是自然界普遍存在的一種光
C．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光
D．激光已經(jīng)深入到我們生活的各個(gè)方面
【例2】．在演示雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)時(shí)，常用激光做光源，這主要是應(yīng)用激光的什么特點(diǎn)( )
A．亮度高
B．平行性好
C．單色性好
D．波動(dòng)性好
二、全息照相
【例3】拍攝全息照片時(shí)，常用激光做光源，這主要是應(yīng)用激光的什么特性( )
A．亮度高
B．平行性好
C．單色性好
D．相干性好

【例4】．下列說(shuō)法中正確的是( )
A．普通照相技術(shù)所記錄的只是光波的強(qiáng)弱信息，而全息照相技術(shù)還可以記錄光波的相位信息
B．全息照片的拍攝利用了光的衍射現(xiàn)象
C．激光的出現(xiàn)使全息技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展
D．立體電影的拍攝利用的是全息照相技術(shù)
三、激光的應(yīng)用
【例5】將激光束的寬度聚焦到納米級(jí)(10－9 m)范圍內(nèi)，可修復(fù)人體已損壞的器官，參考DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把至今尚令人無(wú)奈的癌癥、遺傳疾病等徹底根除，這里應(yīng)用了激光( )
A．平行性好的特性
B．單色性好的特性
C．亮度高的特性
D．粒子性好的特性
【課后練習(xí)】
1．下列說(shuō)法正確的是( )
A．激光可用于測(cè)距
B．激光能量十分集中，只可用于加工金屬材料
C．外科研制的“激光刀”可以有效地減少細(xì)菌的感染
D．激光可用于全息照相，有獨(dú)特的特點(diǎn)
2．下列關(guān)于應(yīng)用激光的事例中錯(cuò)誤的是( )
A．利用激光進(jìn)行長(zhǎng)距離精確測(cè)量
B．利用激光進(jìn)行通信
C．利用激光進(jìn)行室內(nèi)照明
D．利用激光加工堅(jiān)硬材料
3．一激光發(fā)光功率為P，發(fā)出的激光在折射率為n的介質(zhì)中波長(zhǎng)為λ，c表示光在真空中的速度，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．該光在真空中的波長(zhǎng)為nλ
B．該光在真空中的波長(zhǎng)為λ/n
C．該光的頻率為c/λ
D．該光的頻率為c/nλ
4．下列說(shuō)法中正確的是( )
A．強(qiáng)激光產(chǎn)生的高壓引起原子的聚變
B．激光不能像無(wú)線電波那樣用來(lái)傳遞信息
C．VCD、CD機(jī)是用激光來(lái)讀取信息的
D．醫(yī)學(xué)上激光“光刀”用來(lái)切開皮膚，是利用激光的高能特性
5．下列說(shuō)法正確的是( )
A．兩支鉛筆靠在一起，自然光從筆縫中通過(guò)后就成了偏振光
B．偏振光可以是橫波，也可以是縱波
C．因?yàn)榧す獾姆较蛐院?，所以激光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象
D．激光可以像刀子一樣切除腫瘤
6．一束激光通過(guò)一棱鏡，如圖所示光路圖中可能正確的是( )
7．用準(zhǔn)分子激光器利用氬氣和氟氣的混合物產(chǎn)生激光，可用于進(jìn)行近視眼的治療。用這樣的激光刀對(duì)近視眼進(jìn)行手術(shù)，手術(shù)時(shí)間短，效果好、無(wú)痛苦。關(guān)于這個(gè)治療，以下說(shuō)法中正確的是( )
A．近視眼是物體在眼球中成像的視網(wǎng)膜的前面，使人不能看清物體
B．激光具有很好的方向性，可以在非常小的面積上對(duì)眼睛進(jìn)行手術(shù)
C．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行修復(fù)
D．激光治療近視眼手術(shù)是對(duì)角膜進(jìn)行切削
8．下列說(shuō)法正確的是( )
A．如果地球表面沒有大氣層，太陽(yáng)照亮地球的范圍要比有大氣層時(shí)略大些
B．激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，因此可對(duì)它進(jìn)行調(diào)制，用來(lái)傳遞信息
C．激光測(cè)距雷達(dá)能根據(jù)多普勒效應(yīng)測(cè)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤
D．從本質(zhì)上說(shuō)激光是橫波
9.列關(guān)于激光的描述正確的是 ( )
A．晚上手電筒發(fā)出的光束就是激光
B．激光可以發(fā)生干涉
C．激光可以發(fā)生衍射
D．激光是縱波
10．科技是跨世紀(jì)的新技術(shù)，將激光束寬度聚焦到納米范圍，可以修復(fù)人體內(nèi)已損壞的器官，對(duì)DNA分子進(jìn)行超微型基因修復(fù)，把令人類無(wú)奈的癌癥、遺傳疾病徹底根除。以上應(yīng)用是利用了激光的 ( )
A．單色性 B．方向性
C．高能量 D．平行性
11.激光束來(lái)切割各種物質(zhì)，這是利用了激光的 ( )
A．相干性好 C.向性好
C．高能量 D．平行度高

12電腦中的光驅(qū)通常激光來(lái)讀、寫信息，這是利用了激光的 ( )
A．相干性好
B．方向性好
C．高能量
D．平行度高
13種紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道道閃光，每道閃光稱為一個(gè)光脈沖，若這種激光器光脈沖的持續(xù)時(shí)間為1.0×10－11 s，波長(zhǎng)為694.3 nm，發(fā)射功率為1.0×1010 W。
(1)每列光脈沖的長(zhǎng)度是多少？
(2)用紅寶石激光照射皮膚色斑，每1 cm2吸收能量達(dá)到60 J以后，色斑便逐漸消失，一顆色斑的面積為50 mm2，則它需要吸收多少個(gè)紅寶石激光脈沖才能逐漸消失？
\
題答案：
1. 【答案】C、D
【解析】激光是自然界中沒有的一種光，它是人工產(chǎn)生的相干光，在現(xiàn)在的生活中已得到廣泛應(yīng)用，故C、D選項(xiàng)正確。
2. 解析：頻率相同的兩束光相遇才能發(fā)生干涉，激光的單色性好，頻率單一，通過(guò)雙縫時(shí)能夠得到兩束相干光。
答案：C
3. 【答案】C、D
【解析】全息照相利用光的干涉原理，要求參考光和物光有很高的相干性，而激光符合這個(gè)要求。
4. 解析：由全息照相的原理可知A對(duì)，B錯(cuò)；立體電影的拍攝是利用了光的偏振，故D錯(cuò)。
答案：A、C
5. 【答案】A、C
【解析】激光亮度高，可以在很小的空間和很短時(shí)間內(nèi)集中很大的能量，瞬時(shí)產(chǎn)生高溫，再有其平行度好，擴(kuò)散程度較小，利用這兩點(diǎn)，制成“激光刀”。
課后練習(xí)答案
1. 解析：激光不僅可加工金屬材料，也可以加工非金屬材料，所以選項(xiàng)B不正確。
答案：A、C、D
2. 解析：激光單向性好，不利于室內(nèi)照明，并且大功率的激光要靠專門的激光器產(chǎn)生，成本太高，且由于激光的能量集中，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害，因此選項(xiàng)C所述激光的應(yīng)用是錯(cuò)誤的。
答案：C
3. 解析：注意光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不會(huì)發(fā)生變化，對(duì)激光也是一樣。由于速度變化的原因，波長(zhǎng)會(huì)相應(yīng)變化。對(duì)同一頻率的光，它在真空中的波長(zhǎng)應(yīng)大于在介質(zhì)中的波長(zhǎng)。
答案：A、D
4. 解析：根據(jù)激光的特點(diǎn)和應(yīng)用可知，A、C、D正確；激光在光導(dǎo)纖維中利用時(shí)，不僅可以傳遞信息，而且可以使信息量大增，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案：A、C、D
5. 解析：兩支鉛筆靠在一起，中間的縫遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于光的波長(zhǎng)，因此，光從中通過(guò)時(shí)不會(huì)成為偏振光；光是橫波，偏振光也是橫波；激光也是光，因此激光就具有光波的特性，能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象；激光有很多用途，其中可用來(lái)做手術(shù)，切除腫瘤，所以D正確。
答案：D
6. 解析：激光是一種單色性非常好的光，故經(jīng)過(guò)三棱鏡后不可能分開，A、C項(xiàng)正確。
答案：A、C
7. 解析：激光手術(shù)是物理技術(shù)用于臨床醫(yī)學(xué)的最新成果。人的眼睛是一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)，角膜和晶狀體相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，物體通過(guò)凸透鏡成像在視網(wǎng)膜上，人就能看清楚物體。當(dāng)角膜和晶體組成的這個(gè)凸透鏡的焦距比較小，物體成像在視網(wǎng)膜的前面時(shí)，人就不能看清物體，這就是近視眼。激光手術(shù)不是修復(fù)視網(wǎng)膜，而是對(duì)角膜進(jìn)行切削，改變角膜的形狀，使眼球中的凸透鏡的焦距適當(dāng)變大，物體經(jīng)過(guò)角膜和晶狀體后成像在視網(wǎng)膜上。
答案：A、B、D
8. 解析：如果地球表面沒有大氣層，太陽(yáng)照亮地球的范圍要比有大氣層時(shí)略小些，A錯(cuò)誤；激光是一種人工產(chǎn)生的相干光，因此可對(duì)它進(jìn)行調(diào)制來(lái)傳遞信息，B正確；激光雷達(dá)能根據(jù)多普勒效應(yīng)測(cè)出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，C正確；激光是橫波，D正確。
答案：B、C、D
9.BC
10. 選B、C.激光由于能把巨大能量高度集中地輻射出來(lái)，所以在醫(yī)學(xué)上用“光刀”切開皮膚、切除腫瘤或進(jìn)行其他外科手術(shù).
11.C
12D
13 解析：(1)光脈沖持續(xù)時(shí)間即為發(fā)射一個(gè)光脈沖所需的時(shí)間。
一個(gè)光脈沖長(zhǎng)度
Δl＝cΔt＝3.0×108×1.0×10－11 m＝3.0×10－3 m。
(2)一個(gè)光脈沖所攜帶的能量
ΔE＝PΔt＝1.0×1010×1.0×10－11 J＝0.1 J
清除面積為50 mm2的色斑需要光脈沖數(shù)為
n＝E·S/ΔE＝60×50×10－2÷0.1個(gè)＝300個(gè)。
答案：(1)3.0×10－3 m (2)300

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