技術(shù)物理下冊(cè)（第三版）11-7 激光及其應(yīng)用 光的能量學(xué)習(xí)課件

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激光及其應(yīng)用*光的能量現(xiàn)象與思考自發(fā)輻射與受激輻射激光及其特性激光的應(yīng)用光的能量現(xiàn)象與思考“激光”是一個(gè)很流行的詞匯，幾乎每天都可以看到它、聽(tīng)到它。但什么是激光（圖11.7-1）？激光是怎樣產(chǎn)生的？激光有哪些特性？卻不是人人都能說(shuō)清楚的。了解激光及其應(yīng)用，就是我們這一節(jié)課的主要任務(wù)。圖11.7-1激光

一、自發(fā)輻射與受激輻射

1.

自發(fā)輻射

⑴概念如：普通光源（白熾燈，日光燈）發(fā)出的光。

原子中的電子自發(fā)地從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的，這種發(fā)光過(guò)程稱為自發(fā)輻射。⑵特征①自發(fā)輻射的過(guò)程互不相干，彼此獨(dú)立；②輻射光的頻率,振動(dòng)方向及傳播方向等各不相同。③不是嚴(yán)格的單色光，也不是相干光。

當(dāng)原子處于高能級(jí)

En

時(shí)，恰好有能量等于hv=En-Em的外來(lái)光束趨近，在這個(gè)入射光子的激發(fā)下，原子會(huì)輻射一個(gè)同樣的光子躍遷低能級(jí)

Em

上，這種發(fā)光過(guò)程稱為受激輻射。2.

受激輻射⑴概念⑵特征

受激輻射光的頻率,振動(dòng)方向及傳播方向等相同。

二、激光及其特性1.

激光

在入射光的影響下，大量原子受輻射所發(fā)出來(lái)的光稱為激光。2.激光的特性⑴能量集中圖11.7-2

激光切割

激光能量能高度集中，能在極小區(qū)域產(chǎn)生幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。如圖11.7-2

激光切割金屬。⑵方向性好

普通光源發(fā)出的光向四面八方發(fā)射，而激光器發(fā)射光束非常細(xì)，即使射到很遠(yuǎn)的屏幕上，它所形成的光斑也很小。如圖11.7-3圖11.7-3激光器發(fā)射光束⑶單色性好

激光器發(fā)出的光束顏色很純，單色性好。激光單色性比普通光源單色性最好的紅色氪燈高10萬(wàn)倍。所以它的干涉條紋很窄，又很清晰，可大大提高測(cè)量精度。它是世界上發(fā)光顏色最純的光源。如圖11.7-4

如圖11.7-4單色性⑷相干性好

激光的譜線寬度窄，頻率、振動(dòng)方向等都一致，高度的單色性和定向性使激光具有高度的相干性，所以激光是很理想的相干光源，具有很好的相干性，可用于照相行業(yè)。（圖11.7-5全息照相）。圖11.7-5全息照相

三、激光的應(yīng)用

激光由于在單色性、方向性、相干性及能量集中等許多方面大大優(yōu)于普通光，所以激光已成為當(dāng)代發(fā)展最快的尖端技術(shù)之一，它幾乎遍及了人類的生活、生產(chǎn)及科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，視頻11.7-1。激光的應(yīng)用視頻11.7-11.

醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)上常利用激光束方向性好、能量集中特點(diǎn)。用激光作“光刀”來(lái)切開(kāi)皮膚，切除腫瘤，清除結(jié)石，以及進(jìn)行眼科手術(shù)，如圖11.7-6醫(yī)學(xué)光刀。激光手術(shù)出血少，愈合快，不易感染，療效高等優(yōu)點(diǎn)。圖11.7-6醫(yī)學(xué)光刀2.

激光加工

利用激光能量集中，目前已實(shí)現(xiàn)了激光打孔、微型焊接和數(shù)控激光切割、精密材料加工，特別是一些形狀復(fù)雜、特硬、特脆、特小等工件。用激光加工十分方便、操作簡(jiǎn)單、熱影響區(qū)域小、工件不易氧化、速度快、質(zhì)量高。11.7-7激光打孔

11.7-8用激光制作飾品和工件3.

激光武器

利用激光強(qiáng)大而又集中的能量，可制成激光武器。激光束可以直接摧毀飛機(jī)和導(dǎo)彈外殼；以激光為核心的致盲武器，可以使戰(zhàn)斗人員喪失視力，也可以使傳感器失去效能，圖11.7-9為激光武器。圖11.7-9激光武器4.

激光測(cè)量

利用激光的單色性好、方向性好和高亮度的優(yōu)良特性，可對(duì)長(zhǎng)度、速度、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行精密測(cè)量,如圖11.7-10。脈沖激光可根據(jù)發(fā)射和反射回來(lái)的往返時(shí)間，進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。如測(cè)量

8000km

高空的衛(wèi)星，誤差僅有

2cm。這是以往其他測(cè)量方法無(wú)法達(dá)到的。圖11.7-10激光測(cè)量5.

激光通信

激光通信是激光技術(shù)中最有前途的重要應(yīng)用之一。激光通信容量大、設(shè)備輕便、經(jīng)濟(jì)、保密性強(qiáng)，以光導(dǎo)纖維為傳輸媒介的有線激光通信已迅速發(fā)展，目前已進(jìn)入實(shí)用階段，圖11.7-10。圖11.7-10激光通信6.

激光計(jì)算機(jī)、激光照相排版圖11.7-11激光照排版圖11.7-12全息照相*四、光的能量1.

光具有能量

光通過(guò)介質(zhì)時(shí)，一部分光能被介質(zhì)吸收，光強(qiáng)減小。2.

利用光能的方式

⑴光熱轉(zhuǎn)換

⑵光電轉(zhuǎn)換

⑶光化學(xué)轉(zhuǎn)換

1．激光的主要特性是（）

A.

方向性好，能量集中

B.

方向性好，單色性好

C.

單色性好，相干性好

D.

以上所述均為激光的主要特性

2．