1、第十三章 光,8 激光,学习目标,1.了解什么是激光。 2.了解激光的特性和的应用。 3.理解全息照相的原理。,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.,一 、激光及其产生,激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度约为太阳光的100亿倍。激光的原
2、理早在 1916 年已被著名的美国物理学家爱因斯坦发现，但直到 1960 年激光才被首次成功制造。激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业出现。,激光的产生 激光是原子受激辐射产生的光，发光的方向、频率、偏振方向均相同，两列相同激光相遇可以发生干涉。激光是人工产生的相干光。,1960年，美国物理学家梅曼正在进行一项重要的实验。实验装置里有一根人造红宝石棒。突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍！这是一种完全新型的光，科学家渴望多年而自然界中并不
3、存在的光，它被命名为Laser。,世界上第一台红宝石激光器,激光是相干光，普通光是非相干光！,特点1：相干性好频率相同、相位差恒定、偏振方向一致,二 、激光的特点和应用,探究实验1：用普通光和激光分别照射双缝，让透过双缝的光照在放置较远的光屏上，看看观察到的现象有什么不同？,探究实验2：将激光和普通光同时照到光屏上，先让光屏靠近光源，再逐渐远离，对比观察光斑大小的变化。,特点2：平行度好,1962年，人类第一次使用激光照射月球，月球距离地球约38万千米，但激光在月球表面的光斑直径不到两千米。,特点3：,激光亮度可达太阳表面亮度的十亿倍！,亮度极高能在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量,激光
4、的特点小结 (1)激光是人工产生的相干光，其单色性好，相干性好。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，效果很好。 (2)激光的平行度好。从激光器发出的激光具有极好的平行性，几乎是一束方向不变、发散角很小的平行光。传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束能扩展到几十米范围。 因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的。 (3)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。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,相干性好应用：光纤通讯、激光全息技术,平行度好应用：测距、测速、信息存储和阅读（激光读写）,亮度高：应用
5、：工业切割、焊接、打孔；医学“光刀”； 激光武器、利用强激光产生的高压引发核聚变。,激光的常见应用,测距原理：激光测距的原理与无线电雷达相同，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 = 1 2 求出从发射点到被测目标的距离s。,光纤通信,光盘（ VCD 、DVD ）刻录和读取,激光打标、焊接、切割,激光理疗、组织焊接、激光刀切割以及激光美容等等。,激光反导、激光枪、反卫星武器等激光武器,激光反导,激光枪,反卫星武器,全息照相 “全息”的意思为“全部信息”，即相对于只记录物体的明暗变化的普通摄影来说，激光全息摄影还能记录物体的空间变化。 (1)
6、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。,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。,拍摄全息照片的基本光路,全息照片的观看,全息照片的观看：用激光照射全息照片，在照
7、片的另一侧观看原物体的立体的像。,激光全息图根,彩色全息苹果图,英女王的全息照片,1.(多选）对激光的认识，以下说法正确的是（） A普通光源发出的光都是激光 B激光是自然界普遍存在的一种光 C激光是一种人工产生的相干光 D激光已经深入到我们生活的各个方面,CD,课堂练习,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（） A亮度高 B平行性好 C单色性好 D波动性好,C,3. 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,C,4.(多选)下列说法正确的是（ ） A强激光产生的高压可引起原子核的聚变 B激光不能象无线电波那样用来传递信息 CVCD、CD机是用激光来读取信息的 D医学上的激光手术是利用激光的高能特点,ACD,5.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.,B,6.关于激光的应用问题，下列说法中正确的是（） A全息照相是利用激光平行度非常好的特点 B利用强激光产生的高压使得可控核聚变成为可能 C用激光束来切割或焊接较硬的材料是利用激光平行度好的特点 D“激光测距雷达”和用激光读取DVD光盘上的信息是利用激光 有相干性的特点,B,