第四章 第7节 激光（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第7节　激　光 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解激光的特性． 2．知道激光在各个方面的应用． 1.物理观念：激光的特性． 2．科学态度与责任：认识激光在科学技术中的重要作用． 1．激光：通过人工方法使大量原子发生受激辐射时所发出的光． 2．激光的特性及其应用 特性 理解 应用示例 强度大 激光器的脉冲功率可以很高，能量高度集中，可以产生超高温 激光加工(如焊接、切割)，激光医学(如激光刀) 方向性好 激光束的发散角很小，几乎沿着平行的方向传播 激光制导武器，激光准直仪 单色性好 激光的频率(即波长)单一，波长分布范围非常窄 理想的单色光源 相干性好 组成激光的所有光子的频率、振动情况完全相同 激光全息照相，研究光的干涉、衍射 覆盖波段宽而且可调谐 可以产生从X射线到远红外波段的激光；可以像无线电波那样进行调制 激光通信(如光纤宽带) 探究点　激光的特点和应用 激光作为一种人造光源，在科研、通讯、工业生产、军事科技等领域都有着广泛应用，如激光干涉仪、激光切割机、激光炮等．与普通光源相比，激光到底具有哪些特性？ 提示　激光具有单色性好、相干性好、方向性好、强度大等特性． 1．强度大 激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量． 2．激光的方向性好 从激光器发出的激光具有极好的方向性，发散角很小，几乎是一束方向不变的平行光．传播几千米后，激光斑扩展范围不过几厘米，而探照灯的光束常扩展到几十米范围． 3．激光的单色性和相干性好 一束激光中的所有光子的频率是相同的，振动情况也完全相同，故激光的频率单一，相干性非常好．用激光作为光源进行衍射、干涉实验，效果很明显． 原子发生受激辐射时，发出的光的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，形成激光．激光测距仪——激光雷达(发出极短时间的激光脉冲)用来测量距离可以达到很高的精度，同时它还能测定被测目标的方位、运动速度和轨道，甚至能对目标进行识别和自动跟踪． (1)写出激光的主要特性． (2)2018年，我国科学研究人员从地面测距台站的望远镜上，将脉冲激光束射向放置在月球表面的反射镜，反射镜反射该激光信号，再通过地面台站的望远镜接收，通过发送和接收的时间差计算出地月之间的距离．为什么利用激光可以克服地球大气层的影响而精确地测量出地球与月球的距离？ (3)在光的干涉实验中，为什么使用激光产生的干涉现象最清晰？ (4)激光束可切割坚硬物质，焊接金属以及在硬质难溶物体上打孔，利用了激光哪些特征？ 解析　(1)强度大，单色性好，方向性好，相干性好． (2)因为激光的强度大、方向性好，发射的激光几乎沿着平行的方向传播，且传播很远的距离后仍能保持一定的强度． (3)激光可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可以使物体被照射的部分迅速达到极高的温度而汽化． 答案　见解析 [训练]　在激光的伤害中，以机体中眼睛的伤害最为严重．激光聚于感光细胞时产生强热而引起的蛋白质凝固变性是不可逆的损伤，一旦损伤以后就会造成眼睛的永久失明．激光对眼睛的危害如此之大的原因是(　　) A．单色性好　　　　　　　 B．高能量 C．相干性好 D．方向性好 B　[激光的强度大、能量高，故会聚在眼睛上会造成损伤．] 1．(对激光的认识)关于激光，下列说法正确的是(　　) 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．激光一定比普通光的强度大 C　[激光是原子受激辐射产生的光，是人工产生的一种相干光，与普通光源发出的光不同，所以C正确，A、B错误；根据不同用途，不同激光的强度并不相同，激光不一定比普通光的强度大，D错误．] 2．(激光的特性)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(　　) A．亮度高　　　　　　　 B．相干性好 C．单色性好 D．波动性好 C　[频率相同的两束相干光相遇才能发生干涉，激光的相干性好，频率单一，通过双缝时能够产生干涉现象．] 3．(激光的特性)关于激光的叙述正确的是(　　) A．激光是纵波 B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同 C.两束频率不同的激光能产生干涉现象 D．由于激光的方向性好，它能像无线电波那样被调制，用来传递信息 D　[激光属于电磁波，电磁波均为横波，故A错误；频率相同的激光在不同介质中的频率不变，但波速不同，由公式v＝λf可知，波长也不同，故B错误；波产生干涉的前提条件是频率相同，两束频率不同的激光不能产生干涉现象，故C错误；由于激光的方向性好，它能像无线电波那样被调制，所以可以用它来传递信息，故D正确．] 4．(激光的应用)下列应用激光的实例中，不正确的是(　　) A．因为激光的相干性好，所以可以用激光光源直接照射双缝做干涉实验 B．激光的