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1、第十三章 光 第八节 激光,人教版选修3-4,物体发光的微观机理,物质中的原子受到激发以后，原子能量增加，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。,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。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同为非相干光。,一、激光及其产生,1、概念： 激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大”。,英文全称为 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。,2、产生机理：,原子受激辐射后发生跃迁,某些物质
2、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，在向低能态跃迁时辐射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫作激光。,激光的发展史,1958年，贝尔实验室的汤斯和肖洛发表了关于激光器的经典论文，奠定了激光发展的基础。 1960年，美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。 1965年，第一台可产生大功率激光的器件-二氧化碳激光器诞生。 1967年，第一台射线激光器研制成功。,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,2、平行度好：测距、测速（激
3、光雷达测速） 信息存储和阅读（DVD、CD唱 机、计算机光盘,3、亮度高（能量高）：工业切割、焊接； 医学“光刀”、焊接。 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）,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）,历史与现状：,1973年春，美军用激光炮一举击落长4.57m 时速482.8Km的飞行靶机;,1976年以用激光炮击 落两架飞行于900m高空 的高空无人架驶飞机;,1978年美国陆军用激光炮 在1-2Km内击落正在高速 飞行的“陶式”反坦克导弹 弹头裂成碎片;,前苏联更超前于美国,曾
4、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 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。,90年代举世瞩目的“星球大战计划”中的定向能 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。,美国化学激光器功率已达到2.2兆瓦,1982年开始研制，1990 年1-3月在野外试验成 功，海湾战争中装配在 美军第七步兵师，参加 了“沙漠盾牌”和“沙漠 风暴”作战。,激光弦目描准具（英国）,是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间安装在“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。直致
5、1989年英军舰“考文垂”号上因帆布未盖好才被记者拍下照片，1990年公布于世。,（谐振腔有选频作用）,4、单色性好,全息照相：,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。,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,英女王的全息照片,艺术品展示,（一）自发辐射,自发辐射、受激吸收和受激辐射,1916年爱因斯坦在玻尔能及理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理。,课堂练习,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：C,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。,答案：B,
