人教版高中物理选修3-4课件激光
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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。
《激光》人教版高中物理选修3-4PPT课件
二、激光的特性及应用
前苏联更超前于美国,曾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。
二、激光的特性及应用
特点
作用
应用实例
相干光
可进行调制、传递信息
光纤通信
平行度非常 好
传播很远距离能保持一定强度，可精确测距 测速
可会聚于很小的一点，记录信息密度高
激光雷达
DVD、CD、VCD机，计算 机光驱
亮度高
可在很小空间短时间内集中很大能量 产生高压引起核聚变
激光切割、焊接、打孔、医 疗手术
人工控制聚变反应
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Ｘ射线激光器研制成功。
一、激光及其产生
梅曼和第一只激光器
一、激光及其产生
3. 激光器的种类 A. 气体激光器:最常见的是氦氖激光器,另一种典型代表是氩离子激光器 B.固体激光器:红宝石激光器,钇铝石榴石激光器 C. 液体、化学和半导体激光器 D.“隐身”和“变色”激光器:二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出
美国化学激光器功率已达到 2.2兆瓦
二、激光的特性及应用
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“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。
经典：高中物理-选修3-4-《光的衍射》课件
所应照明的区域，出
现亮暗相间的圆环。
A B
8
2)图样特征 (1)单色光的衍射条纹？
亮暗相间的圆环 中央亮圆的亮度大，外 围亮环的亮度越来越暗 (2)白光的衍射条纹？ 中间是白色亮圆，周围 是彩色亮环
9
3、圆板衍射 1)光在圆盘后面衍射图样 的中央会出现一个亮斑— — 泊松亮斑。 2)亮环或暗环间的距离随 半径的增大而减小
4
二、三种衍射现象和图样特征
1、单缝衍射 1)单缝衍射现象
用平行光照射狭缝，在屏上产生一条与缝 宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时， 尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反 而增大了。
调
激
节
光
狭
束
缝 宽
窄
像屏
5
2)图样特征 (1)单色光的衍射条纹？ 亮暗相间，中央条纹亮度大; 分布不均匀，中央条纹宽度大; (2)白光的衍射条纹？ 中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹;
二、1、单缝衍射 (1)单色光——分布不均匀，中央条纹宽度大;
亮暗相间，中央条纹亮度大; (2)白光——中间是白色亮条纹，两边是彩色条纹;
2、圆孔衍射 (1)单色光——亮暗相间的圆环
中央亮圆的亮度大，外围亮环的亮度越来越暗 (2)白光——中间是白色亮圆，周围是彩色亮环
3、圆板衍射——泊松亮斑。
三、衍射光栅
透射光栅反射光栅14双缝干涉单缝衍射产生条件频率相同的两列光狭缝障碍物足条纹距离条纹宽度相等条纹宽度不等中央最宽条纹间距各相邻条纹等间距各相邻条纹间距不等亮度清晰条纹亮度基本相等中央条纹最亮两边变暗相同点波特有的现象属于波的叠加
光的衍射
【课堂导入】 思考：水波、声波都是机械波，因此都会发 生衍射现象；光是电磁波，光能发生衍射现 象吗？
高级中学高中物理人教版(选修34)第十三章光第1节光的反射和折射+课件(共42张PPT)
入射角跟折射角之间究竟有什么关系呢？
【实验结果分析】
入射角θ1
10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80°
折射角θ2
6.7° 13.3° 19.6° 25.2° 30.7° 35.1° 38.6° 40.6°
θ1/θ2
1.50 1.50 1.53 1.59 1.63 1.67 1.81 1.97
研究表明，光在不同介质的速度不同，这也正是光发生折射的原因。
2.物理意义：反映介质的光学性质的物理量。即反映介 质对光的偏折作用大小。 折射率越大，对光的偏折程度越明显，反之越弱。
几种介质的折射率：
介质 折射率 介质 折射率
金刚石 2.42
二氧化碳 1.63
玻璃 1.5-1.8
岩盐 酒精
水
1.55 1.36 1.33
四.注意事项：
（1）入射角一般取15o→75o为宜 （太小，相对误差大； 太大,使折射光线弱，不易观察） （2）插针要竖直，且间距适当大些（精确确定光路） （3）插针法实验，玻璃砖不能动（移动会改变光路图 ） （4）确定边界线时严禁把玻璃砖当尺子用（损坏玻璃 砖），画边界线时描两点确定边界线
（5）玻璃砖宽度在5cm以上（让折射光线长点以减小误 差）
光的折射
光的折射定律 三线共面
sinθ1 / sinθ2＝常数
1.反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越明显
光
2.定义式 sinθ1 / sinθ2 ＝n －光从真空中进入介质 折
的 折
射
（ 1/n＝ sinθ1 / sinθ2 －－光从介质进入真空）
率
射
n
3.决定式: n= c/v
n>1
高中物理：第13章 光 课件(新人教选修34)
❖
2、光的折射现象
① 折射光线、入射 A 光线、法线在同一
平面内.
② 折射光线和入射 光线分居法线两侧
N
θ1 O
θ2 N'
空气 玻璃
B
③当光从空气斜射入水或 玻璃中时， 折射角小于入射角
④当光从水或玻璃斜射入 空气中时， 折射角大于入射角
空气
⑤ 当入射角增大 水 时，折射角也随 着增大
光由空气射入玻璃时入射 角θ1和出射角θ2的数值表:
条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波
的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什
么？
r2-r1=dsinθ
r1
S1 θ d
r2
S2 l
P1
X=ltanθ≈lsinθ
x 当两列波的路程差为波长的 P 整数倍，即dx/l=±kλ
（k=0,1,2…)时才会出现亮条 纹，亮条纹位置为：
X=±klλ/d
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
课堂练习
一束白光射到玻璃三棱镜的一个面上后 发生色散现象，在图示的光路图中，符 合实验事实的是( A )
一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大 的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P上 可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐 减小到0的过程中，假如屏上的彩色光带先后 消失，则( B ) A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失， 红光最后消失 C.红光最先消失， 黄光最后消失 D.紫光最先消失， 黄光最后消失
4、光学中与折射率有关的几 个物理量？
光的传播速度 临界角
结论：
在同一介质中，由红光到紫光，光 的折射率越来越大，传播速度越来 越小，相同的入射角，紫光越容易 发生全反射
各种色光的折射率
2、光的折射现象
① 折射光线、入射 A 光线、法线在同一
平面内.
② 折射光线和入射 光线分居法线两侧
N
θ1 O
θ2 N'
空气 玻璃
B
③当光从空气斜射入水或 玻璃中时， 折射角小于入射角
④当光从水或玻璃斜射入 空气中时， 折射角大于入射角
空气
⑤ 当入射角增大 水 时，折射角也随 着增大
光由空气射入玻璃时入射 角θ1和出射角θ2的数值表:
条纹间的距离越大，另一方面，实验所用光波
的波长越大，条纹间的距离也越大，这是为什
么？
r2-r1=dsinθ
r1
S1 θ d
r2
S2 l
P1
X=ltanθ≈lsinθ
x 当两列波的路程差为波长的 P 整数倍，即dx/l=±kλ
（k=0,1,2…)时才会出现亮条 纹，亮条纹位置为：
X=±klλ/d
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
课堂练习
一束白光射到玻璃三棱镜的一个面上后 发生色散现象，在图示的光路图中，符 合实验事实的是( A )
一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大 的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P上 可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐 减小到0的过程中，假如屏上的彩色光带先后 消失，则( B ) A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失， 红光最后消失 C.红光最先消失， 黄光最后消失 D.紫光最先消失， 黄光最后消失
4、光学中与折射率有关的几 个物理量？
光的传播速度 临界角
结论：
在同一介质中，由红光到紫光，光 的折射率越来越大，传播速度越来 越小，相同的入射角，紫光越容易 发生全反射
各种色光的折射率
高中物理选修3-4第四章第七节《激光》课件
身体健康，学习进步！ 随缘不是得过且过因循苟且，而是尽人事听天命。
勤学和知识是一对最美的情人。 如果知识不是每天在增加，就会不断地减少。 志在峰巅的攀登者，不会陶醉在沿途的某个脚印之中。 努力向上的开拓，才使弯曲的竹鞭化作了笔直的毛竹。
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。
读过一本好书，像交了一个益友。 活在忙与闲的两种境界里，才能够俯仰自得，享受生活的乐趣，成就人生的意义。 要铭记在心：每天都是一年中最美好的日子。 你能够做到的，比想像的更多。 不求做的最好，但求做的更好。 目标不是都能达到的，但它可以作为瞄准点。 坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 成功就是把复杂的问题简单化，然后狠狠去做。 无所不能的人实在一无所能，无所不专的专家实在是一无所专…… 来是偶然的，走是必然的。所以你必须随缘不变，不变随缘。 在所阅读的书本中找出可以把自己引到深处的东西，把其他一切统统抛掉，就是抛掉使头脑负担过重和会把自己诱离要点的一切。 君子不可小知而可大受也，小人不可大受而可小知也。——《论语·卫灵公》 好好扮演自己的角色，做自己该做的事。 人不能创造时机，但是它可以抓住那些已经出现的时机。 我们教育工作者的任务就在于让每个儿童看到人的心灵美，珍惜爱护这种美，并用自己的行动使这种美达到应有的高度。——苏霍姆林斯基 应当在朋友正是困难的时候给予帮助，不可在事情已经无望之后再说闲话。——伊索
1、相干性好 2、平行度好 3、亮度高
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
勤学和知识是一对最美的情人。 如果知识不是每天在增加，就会不断地减少。 志在峰巅的攀登者，不会陶醉在沿途的某个脚印之中。 努力向上的开拓，才使弯曲的竹鞭化作了笔直的毛竹。
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。
读过一本好书，像交了一个益友。 活在忙与闲的两种境界里，才能够俯仰自得，享受生活的乐趣，成就人生的意义。 要铭记在心：每天都是一年中最美好的日子。 你能够做到的，比想像的更多。 不求做的最好，但求做的更好。 目标不是都能达到的，但它可以作为瞄准点。 坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 成功就是把复杂的问题简单化，然后狠狠去做。 无所不能的人实在一无所能，无所不专的专家实在是一无所专…… 来是偶然的，走是必然的。所以你必须随缘不变，不变随缘。 在所阅读的书本中找出可以把自己引到深处的东西，把其他一切统统抛掉，就是抛掉使头脑负担过重和会把自己诱离要点的一切。 君子不可小知而可大受也，小人不可大受而可小知也。——《论语·卫灵公》 好好扮演自己的角色，做自己该做的事。 人不能创造时机，但是它可以抓住那些已经出现的时机。 我们教育工作者的任务就在于让每个儿童看到人的心灵美，珍惜爱护这种美，并用自己的行动使这种美达到应有的高度。——苏霍姆林斯基 应当在朋友正是困难的时候给予帮助，不可在事情已经无望之后再说闲话。——伊索
1、相干性好 2、平行度好 3、亮度高
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
人教版高中物理选修3-4课件 13 激光课件1
巩固练习2
(多选题)如图所示，一束红光和一束绿光以
适当的角度射向半圆形玻璃砖，其射出光线都是从圆心O点沿 OF方向射出，则下列说法正确的是( )
A．P光束为红光，Q光束为绿光 B．P光束为绿光，Q光束为红光 C．P光束在玻璃砖中传播时间长 D．Q光束在玻璃砖中传播时间长
解析 根据折射定律可知，光线OF在空气中的折射角相 同，由题意可知P、Q两束光是沿半径入射到圆心O.光线PO的 入射角小于光线QO的入射角．故光线P在玻璃砖的折射率较 c 大，则P光的频率较大，应为绿光，Q光线为红光，由n＝ v 可 知，绿光在玻璃中传播速度比红光的速度小，传播距离都为玻 璃砖的半径，所以绿光时间较长．选项B、C正确．
典例分析
举一反三 触类旁通
一、对薄膜干涉的分析和计算 【例1】 劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图①所
示．将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两 张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光 垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图②所示，干涉条纹 有如下特点：①任意一条明条纹或暗条纹所在位置与下面的薄 膜厚度相等；②任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差 恒定，现若在图①装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新 劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )
解析 红外线最显著的特点就是热效应，当光照射物体 时，一般都伴有大量的红外线致热，在灯泡后面放置的反光镜 玻璃表面镀一层氟化镁的薄膜，相当于增透膜，当膜的最小厚 1 度等于红外线在其中传播的波长的 时，灯泡发生的红外线射 4 到增透膜后，从膜的前后表面反射回来的两束红外线发生干 涉，相互抵消，使反射的红外线强度减弱，从而达到冷光效 果．
答案 B
二、折射中的色散分析
【例2】
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。
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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、利用亮度高：军事上的激光炮弹、医疗上的激光手术等
激光测距
死卫弹星-跟-1踪9枚测距仪
空间激光通信 Laser
激光光纤通信
皮心子（石英）Fra bibliotek50 m
光导纤维
100 传导原理：全反射
m
郑州
光缆
光 缆
光放大器
“魟鱼”激光致盲武器
魟鱼（Stingray）系统
激光对抗装置
美国洛克希德.桑德斯公司 开发的AN/PLQ--5激光对 抗装置。也是一种致盲兼 软杀伤武器
第十三章光
第八节激 光
知识目标 1、了解什么是激光和激光的特性． 2、了解激光的应用．
能力目标 培养自主学习能力
情感目标 通过组织学生从不同的媒体中学习
有关激光的知识同时，让学生了解我国 的科学事业，培养学生的爱国热情．
激光发射器
一、激光的特点
1、相干性好 2、平行度好 3、亮度高
二、激光的应用
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。
3、利用亮度高：军事上的激光炮弹、医疗上的激光手术等
激光测距
死卫弹星-跟-1踪9枚测距仪
空间激光通信 Laser
激光光纤通信
皮心子（石英）Fra bibliotek50 m
光导纤维
100 传导原理：全反射
m
郑州
光缆
光 缆
光放大器
“魟鱼”激光致盲武器
魟鱼（Stingray）系统
激光对抗装置
美国洛克希德.桑德斯公司 开发的AN/PLQ--5激光对 抗装置。也是一种致盲兼 软杀伤武器
第十三章光
第八节激 光
知识目标 1、了解什么是激光和激光的特性． 2、了解激光的应用．
能力目标 培养自主学习能力
情感目标 通过组织学生从不同的媒体中学习
有关激光的知识同时，让学生了解我国 的科学事业，培养学生的爱国热情．
激光发射器
一、激光的特点
1、相干性好 2、平行度好 3、亮度高
二、激光的应用
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。