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1、第五章第五章 光的波动性光的波动性4 4、激光、激光1一、激光及其产生一、激光及其产生激光的产生：激光的产生：某些物质的原子中的粒子受光或某些物质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态跃迁时辐射出相位、频率、方向相位、频率、方向等完全相同的光，等完全相同的光，这种光叫作激光。这种光叫作激光。 相干光相干光：频率相同、相位差恒定、偏振方向一致：频率相同、相位差恒定、偏振方向一致的光。的光。 激光激光为相干光，具有为相干光，具有高强度的相干性高强度的相干性 普通光源普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）（白炽
2、灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为的发光过程为自发辐射自发辐射。各原子自发辐射发出的。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同为为非相干光非相干光。21 1、相干性好、相干性好（单色性好）（单色性好） 频率相同、相位频率相同、相位频率相同、相位频率相同、相位差恒定、偏振方向一差恒定、偏振方向一差恒定、偏振方向一差恒定、偏振方向一致的光是致的光是致的光是致的光是相干光相干光相干光相干光。 全息照相全息照相全息照相全息照相全息照相、全息存储全息照相、全息存储就利用了相干性就利用了相干性好的特点。好的特点。二、激光的特性二、激光的特性
3、3二、激光的特性二、激光的特性2 2、平行度好、平行度好( (方向性好方向性好) ) 激光束的发散角很小，激光束的发散角很小，接近衍射的极限接近衍射的极限. . 激光定位、导向、测激光定位、导向、测距等就利用了方向性好的距等就利用了方向性好的特点。特点。 激光可以会聚到很小激光可以会聚到很小的一点，用于光盘的信息的一点，用于光盘的信息记录和读取。记录和读取。4二、激光的特性二、激光的特性3 3 3 3、亮度高（光强大）、亮度高（光强大）、亮度高（光强大）、亮度高（光强大） 激光能量在时间和空间上高度集中，能在极小激光能量在时间和空间上高度集中，能在极小激光能量在时间和空间上高度集中，能在极小激
4、光能量在时间和空间上高度集中，能在极小区域产生几百万度的高温。区域产生几百万度的高温。区域产生几百万度的高温。区域产生几百万度的高温。 激光加工、激光手术、激光武器等就利用了高激光加工、激光手术、激光武器等就利用了高激光加工、激光手术、激光武器等就利用了高激光加工、激光手术、激光武器等就利用了高亮度的特点。亮度的特点。亮度的特点。亮度的特点。激光打孔激光打孔激光打孔激光打孔激光切割激光切割激光切割激光切割5应用：应用：广告字牌、展板、广告字牌、展板、建筑模型、工艺品等。建筑模型、工艺品等。三、激光在各个领域的应用三、激光在各个领域的应用1 1、加工领域：、加工领域：1 1）数控激光切割雕刻机）
5、数控激光切割雕刻机62 2、全息照相：、全息照相： 普通照相技术记录的是光的普通照相技术记录的是光的强弱强弱(振幅振幅)及光的及光的颜色颜色(频率频率)。 而全息照相术，是记录波动而全息照相术，是记录波动(包括机包括机械波、电磁波和光波械波、电磁波和光波)干扰的干扰的振幅和位相振幅和位相分布，以及使之再现的专门技术。分布，以及使之再现的专门技术。三、激光在各个领域的应用三、激光在各个领域的应用7参考光参考光参考光参考光照相照相照相照相底片底片底片底片反射光反射光反射光反射光物光物光物光物光物物物物 同一激光束被同一激光束被同一激光束被同一激光束被分成两束分成两束分成两束分成两束，参考光直接照到
6、底片上，参考光直接照到底片上，参考光直接照到底片上，参考光直接照到底片上，物光也到达底片。物光也到达底片。物光也到达底片。物光也到达底片。参考光参考光参考光参考光和和和和物光物光物光物光在底片上各处相遇时在底片上各处相遇时在底片上各处相遇时在底片上各处相遇时将将将将发生干涉发生干涉发生干涉发生干涉，底片上记录两束光叠加后明暗相间的干，底片上记录两束光叠加后明暗相间的干，底片上记录两束光叠加后明暗相间的干，底片上记录两束光叠加后明暗相间的干涉图像。涉图像。涉图像。涉图像。全息照相全息照相拍摄原理：拍摄原理：8照明光照明光照明光照明光全息照片全息照片全息照片全息照片人眼人眼人眼人眼 用激光照射全息
7、照片，在照片的用激光照射全息照片，在照片的另一侧另一侧可可观看原物体的观看原物体的立体的像立体的像。全息照片全息照片的观看：的观看：9英女王的全息照片英女王的全息照片英女王的全息照片英女王的全息照片 神奇的全息照片！神奇的全息照片！101112形形色色的激光武器1）激光枪132）高能激光武器（强激光武器、激光炮）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、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）坦克等大型目标的武器。（现仍在研制阶段）历史与现状：历史与现状：1973年春，美军用激光炮一举击落长年春，美军用激光炮一举击落长4
8、.57m时速时速482.8Km的飞行靶机的飞行靶机;1976年以用激光炮击年以用激光炮击 落两架飞行于落两架飞行于900m高空高空 的高空无人架驶飞机的高空无人架驶飞机;1978年美国陆军用激光炮年美国陆军用激光炮 在在1-2Km内击落正在高速内击落正在高速 飞行的飞行的“陶式陶式”反坦克导弹反坦克导弹 弹头裂成碎片弹头裂成碎片;14“魟鱼魟鱼”激光致盲武器激光致盲武器1982年开始研制，年开始研制，1990年年1-3月在野外试验成月在野外试验成功，海湾战争中装配在功，海湾战争中装配在美军第七步兵师，参加美军第七步兵师，参加了了“沙漠盾牌沙漠盾牌”和和“沙沙漠风暴漠风暴”作战。作战。激光弦目描
9、准具（英国）激光弦目描准具（英国） 是一种激光致盲描准具，是一种激光致盲描准具，1982年马鸟战争期间年马鸟战争期间安装在安装在“竞技神竞技神”号战舰上，实战中效果良好，号战舰上，实战中效果良好，造成造成3架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的。架阿根廷飞机失事。所有这一切均是保密的。直致直致1989年英军舰年英军舰“考文垂考文垂”号上因帆布未盖好号上因帆布未盖好才被记者拍下照片，才被记者拍下照片，1990年公布于世。年公布于世。15特点特点作用作用应用实例应用实例相干光相干光 可进行调制、传递信息可进行调制、传递信息光纤通信光纤通信平行度平行度非常好非常好传播很远距离能保持一定传播很远距离能
10、保持一定强度，可精确测距测速强度，可精确测距测速激光雷达激光雷达可会聚于很小的一点，记可会聚于很小的一点，记录信息密度高录信息密度高DVDDVD、CDCD、VCDVCD机，机，计算机光驱计算机光驱亮度高亮度高可在很小空间短时间内集可在很小空间短时间内集中很大能量中很大能量激光切割、焊接、激光切割、焊接、打孔、医疗手术打孔、医疗手术产生高压引起核聚变产生高压引起核聚变人工控制聚变反人工控制聚变反应应16练习练习1.1. 激光全息照相技术主要是利用激光激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性的哪一种优良特性（A A）亮度高）亮度高（B B）方向性好）方向性好（C C）相干性好）相干性好（D D）抗电磁干扰能力强）抗电磁干扰能力强答案：答案：C C17下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是下面关于普通光和激光的特点叙述正确的是（A A）前者是相干光，后者是非相干光。）前者是相干光，后者是非相干光。（B B）前者是非相干光，后者是相干光。）前者是非相干光，后者是相干光。（C C）都是相干光。）都是相干光。（D D）都是非相干光。）都是非相干光。练习练习2.2.答案：答案：B B18
